Dipl.-Ing. Holger Tebbe

Transkript

1 MAUERWERKSBAU, BETONTECHNOLOGIE UND MINERALISCHE BAUSTOFFE Dipl.-Ing. Holger Tebbe Vereidigter Sachverständiger, öffentlich bestellt und vereidigt von der IHK Koblenz Dipl.-Ing. H. Tebbe, Fuhrweg 32; Neuwied Tel.: (026 31) od. (0 172) Fax.: (026 31) MPVA-MAUERWERKSSEMINAR 2004 Bauschäden und Nachweismethoden für Eigenschaften von Mauerwerk Ursachen, Schadenserfassung und Sanierungsmöglichkeiten 1. EINLEITUNG Bauen mit mineralischen Baustoffen ohne jegliche Rißbildung ist praktisch nicht möglich. Rißbildungen von Bauteilen sind daher, ähnlich wie Ausblühungen oder Feuchteschäden, Dauerthemen der am Bau Beteiligten und ein Klassiker der Fachliteratur. Zur Schadensbewertung des vorgefunden Rissbildes, wie z.b. - fertigungsimmanent, stellt keinen Mangel dar, - optischer Mangel, - lebensdauerverringernd, - tragfähigkeitsmindernd, - standsicherheitsgefährdend, etc. kann nur eingeschränkt auf Normen oder Richtlinien zurückgegriffen werden. Rißbildungen und/oder Rißschäden sind für jedermann leicht sichtbar und dementsprechend häufig ein Grund für Beanstandungen oder Mängelrügen. Die Ursachenermittlung von Rißursachen ist häufig sehr komplex und vielschichtig. Eine oberflächliche Analyse, z.b. mittels einfacher schematisierter Rißkataloge, läuft Gefahr, für das Versagensgeschehen wichtige Teilaspekte unterzubewerten oder nicht zu berücksichtigen. Zur sicheren Analyse der unterschiedlichen Rißursachen sind fundierte Kenntnisse des Baustoffverhaltens und der Baukonstruktion sowie systematische Untersuchungsmethoden notwendig. Hinsichtlich der Instandsetzungsmöglichkeiten kann auf eine Reihe von zielführenden und größtenteils auch gut dokumentierten Instandsetzungsverfahren zurückgegriffen werden. Der Erfolg derartiger

2 Seite -2- von 9 Instandsetzungsmaßnahmen hängt aber in hohen Maße von einer zutreffenden Schadensanalyse ab. 2. RISSURSACHEN Risse in mineralischen Baustoffen entstehen, wenn auf den Baustoff ausgeübte Zugspannungen die Zugfestigkeit des Baustoffes überschreiten; hierbei können indirekt durchaus Druckspannungen Auslöser der Rißbildung sein. Die Drucklast verursacht durch die Querdehnung des Baustoffes Querzugkräfte. Das Versagen des Baustoffes erfolgt dann durch innere Zugspannungen, die durch die Querzugkräfte hervorgerufen werden. Ein typisches Beispiel hierfür sind punkt- oder linienförmige Lasteinleitungen. Die Ursachen der rißauslösenden Spannungen sind vielfältig und können nach verschiedenen Kriterien gegliedert werden. Folgende Grobübersicht gliedert sich nach dem chronologischen Bauablauf. Die Einzelpunkte weisen teilweise untereinander Abhängigkeiten auf: Baugrund - Tragfähigkeit - Bergsenkungen - Grundwasserabsenkungen - Leckagen an Ver- und Entsorgungsleitungen Konstruktion - Wahl des statischen Systems - Ausnutzungsgrad der Belastung - Gestaltung der Lasteinleitungspunkte - Abstimmung unterschiedlicher Materialien untereinander - Konstruktionsfehler Baustoff - Feuchtedehnung (Quellen, Schwinden) - Wärmedehnung - Treiberscheinungen Bauteil - Abstimmung der Baustoffkennwerte auf Einsatzzweck - Dimensionierung in Abhängigkeit der Belastung Bauausführung - Transport und Lagerung der Baustoffe bzw. Bauteile - Fertigungsverfahren - Verarbeitungssorgfalt - jahreszeitlich angepaßter Witterungsschutz und Nachbehandlung - Ausführungsfehler Witterung - Schneelasten - Hochwasser - Winddruck bei Unwetter Nutzung - Vibrationsbelastungen durch Anlagentechnik - Umbauten

3 Seite -3- von 9 - zeitweilige oder dauernde Überbelastung durch Verkehrslasten Äußere Einflüße - Erschütterung durch Verkehr - Erdbeben, Explosion - Brand 3 RISSARTEN Eine Reihe von Schadenmechanismen entwickeln charakteristische Rißbilder, die in sehr engen Zusammenhang mit der jeweiligen Schadensursache stehen. Einige seien nachfolgend aufgelistet: - Fettrisse kleine Haarisse in Bindemittelanreicherungen - Sackrisse kurze, horizontal durchhängend verlaufenden Putzrisse, Ursache: Abrutschen des frisch aufgebrachten Putzmörtels - Schrumpfrisse Frühschwindrisse ähnlich den Schwindrissen, jedoch mit kleineren Rißabständen, häufig eingezogenen und wenig scharfkantigen Rißufern Ursache: frühzeitiges Austrocknen des erhärtenden Mörtels/Betons aufgrund zu hoher Wasserzugaben, Einbau bei bereits beginnender Erhärtung oder mangelhafter Nachbehandlung - Schwindrisse netzförmiges Rißbild (in ungestörten Flächen) Ursache: Überschreitung der Baustoffzugfestigkeit durch innere austrocknungsbedingte Schwindspannungen - Kerbrisse an Einschnürungen (z.b. Querschnittsverringerung von Heizungsnischen) oder Ecken von Bauwerksöffnungen auftretende Risse - Setzungsrisse bedingt durch Verformung der Auflager (Baugrundsetzungen, unterschiedliche Verformung von Baustoffen in tiefer liegenden Etagen, auf verwölbten Decken aufstehende Wände, etc.) - Biegerisse in der Zugzone zum Krümmungsmittelpunkt weisende Risse - Schubrisse - schrägverlaufende Schubrisse in der Auflagerzone aufgrund Biegebelastungen - in Verbundbaustoffen parallel zur Verbundzone verlaufende Rißbildungen aufgrund Versagens der Verbundzone - Trennrisse Zwängungsspannungen (z.b. aus Temperatur) überschreiten Bauteilzugfestigkeit, Ursache: Unterdimensionierung oder fehlende Bewegungsfugen Weiterhin sind eine Vielzahl von bauart- und konstruktionbedingten Rissen publiziert. Für die Mehrzahl dieser Risse sind Ausführungsvarianten bekannt, anhand derer sich die Risse, -bzw. aus den Rißbildern resultierenden Schäden-, vermeiden lassen. Als Beispiele seien genannt: - Abrisse in Außenwände aufgrund Deckenverwölbung,

4 Seite -4- von 9 - Abrisse in Anschlüssen von nichttragenden Trennwänden, - Brüstungsrisse. 4 URSACHENERMITTLUNG 4.1 Allgemeines In vielen Publikationen sind Typenkataloge von Rißbildern aufgeführt, die eine scheinbar leichte Bestimmung des Rißtyps ermöglichen. Rißursachen und Instandsetzungsmaßnahmen sind dann häufig praktischerweise gleich mit festgelegt. Für die vielfach komplexen Ursachenzusammenhänge und komplexen Gebäudestrukturen sind derart einfache Ursachenermittlungen nur in Ausnahmefällen sinnvoll. Nach Auffassung des Sachverständigen ist für die meisten Rißanalysen eine gründliche systematische Ursachenermittlung unumgänglich, die ihrerseits durchaus nach einen mehr oder weniger starren Ablaufplan erfolgen kann. 4.2 Grundlagenrecherche Nach einer ersten Besichtigung des Schadensausmaß sollten zunächst die rißrelevanten Daten über Baugrund Schichtung, Tragfähigkeit, Grundwasserverhältnisse, Versorgungsleitungen, Hohlräume, etc.; Baukonstruktion statisches System, Lastabtragung, verwendete Baustoffe, Dimensionierung, Ausbildung der Anschlüsse (Lager, Fugen, Verankerungen, etc.); Baustoffkennwerte mechanische und physikalische Kennwerte (Feuchtedehnung, Wärmedehnung, E-modul, Zugfestigkeit, Bauablauf Kriechvermögen etc.); Einbaubedingungen, Reihenfolge und Zeitpunkt der Arbeitsschritte, Witterungsbedingungen, Nachbehandlung; Bauwerk Nutzung, Beanspruchung, Umbauten, Vorschäden (Kriegsschäden, Brand etc.), Alterung von Baustoffen, Einschränkungen der Beweglichkeit von Fugen; Witterung Feuchte- und Klimabelastung in Abhängigkeit der geographischen Ausrichtung der Bauteile, Belastung durch Schneelasten, Streusalze, Sprühnebel oder Seeluft erfasst werden. Im Einzelfall kann der Rechercheumfang je nach Sachlage sicherlich deutlich reduziert werden. Ausdrücklich muss jedoch betont werden, dass die vorgenannte Auflistung keinen Abspruch auf Vollständigkeit erhebt. Für spezielle Schadensbilder können sicherlich auch andere Rahmendaten von hoher Wichtigkeit sein.

5 Seite -5- von Rißansprache Rißbild und Rißverlauf liefern - bei entsprechender Erfassung und Interpretation - grundlegende Informationen und grenzen mögliche Schadensursachen im Regelfall bereits stark ein. Am Einzelriß sind sinnvollerweise aufzunehmen: - Rißweite und Rißweitenveränderung über Rißlänge - Rißlänge - Rißtiefe - Rißbreite (ggf. tiefenabhängig) - Rißuferverschiebung senkrecht zur Bauteiloberfläche - Rißuferverschiebung parallel zur Bauteiloberfläche - Rißuferausbildung (z.b. eingezogene Rißufer, scharfkantige Rißufer, Bruchanteil im Zuschlagskorn, etc.) - Rißuferverschmutzung. Zur Aufnahme des Gesamtrißbildes ist zusätzlich notwendig die Erfassung von - Rißverteilung und -abstand im Bauteil und/oder Gebäude - Lage der Bauteile im Gebäude - Lage von Anschlußbauteilen (Fugen, Öffnungen, etc.) - vorliegende Daten über Zeitpunkt des Schadenseintritt und Veränderungen des Schadensbildes. 4.4 Rißdokumentation Bei komplexen Rißbildern empfiehlt es sich, diese in Aufrisse, Ansichten oder Gebäudeabwicklungen zu kartieren. Gegenüber einer Begehung des Gebäudes kann das Gesamtbild so wesentlich besser erschlossen werden, insbesondere bei Rissen in Gebäuden, die sich über mehrere Etagen erstrecken. Die Abhängigkeiten der Risse untereinander sowie die Abhängigkeit von Konstruktionsmerkmalen kann so wesentlich einfacher und zielsicherer festgestellt werden. 4.5 Rißbeobachtung Für weitergehende Analysen - insbesondere aber für die Auswahl der Instandsetzungsmaßnahmen von nicht ruhenden Rissen- ist eine Rißbeobachtung sinnvoll. Eine wichtige Zielsetzung der Rißbeobachtung ist die Quantifizierung des Bewegungspotentials des Risses (Veränderung der Rißbreite, Verschiebung der Rißufer gegeneinander). Die Beobachtungszeiträume sind so zu wählen, dass periodische tages- und jahreszeitliche Schwankungen der Rißbewegung sicher abgeschätzt werden können.

6 Seite -6- von 9 5 INSTANDSETZUNGSMETHODEN Die jeweilige Instandsetzungsmaßnahme ist naturgemäß abhängig von Rißursache, Schadensbild, Schadensausmaß sowie Zielsetzung der Instandsetzung. Einzelne Verfahren sind lediglich geeignet, wenn sog. ruhende Risse vorliegen. Ist noch ein Bewegungspotential vorhanden, so ist festzulegen, ob dieses durch nachträglich eingebaute Fugen entspannt wird oder ob die Bauteile kraftschlüssig so verbunden werden, dass sie die aus der Bewegung resultierenden Spannungen künftig schadlos aufnehmen können. Mögliche Instandsetzungsmaßnahmen werden nachfolgend kurz aufgelistet: - Beschichtung bei ruhenden Rissen mit Rißweiten bis zu etwa 0,2 mm ohne statische Relevanz Beschichtungsstoffe: kunstoffmodifizierte Farben flexible Spachtelmassen Dünnputze, ggf. armiert mehrlagige Putzsyteme, armiert Schichtdicke, Flexibilität und Alterungsbeständigkeit der Beschichtung muss angepaßt werden. - Rißverfüllung bei ruhenden Rissen oder weitgehend ruhenden Risu. Beschichtung sen mit Rißweiten bis zu etwa 0,3 mm ohne statische Relevanz Füllstoffe: Feinstzemente Füllfarben, Silikonharze Beschichtungsstoffe: wie zuvor Bei der Systemwahl neben den Verformungskennwerten muss auch das Erscheinungsbild der Instandsetzung berücksichtigt werden. So ist zu vermeiden, dass z.b. die ehemaligen Rissverläufe durchscheinen oder sich die Füllstoffe abzeichnen. - Rißüberbrückung bei ruhenden Rissen oder Rissen mit geringen Bewegungspotential und geringer statischer Relevanz, tolerierbare Rißweiten systemabhängig, Material: z.b. WDV-System - Kaschierung bei Rissen mit hohem Bewegungspotential und geringer statischer Relevanz, tolerierbare Rißweiten weitgehend systemunabhängig, Material: z.b. vorgehängte Fassadenelemente - Einbringen von bei Rissen mit hohem Bewegungspotential, ggf. Ein- Fugen fluß auf Lastabtragung und Stabilität des Bauteils oder Bauwerks prüfen,

7 Seite -7- von 9 - Fugenaufweitung und -abdeckung mit Fugenprofil - Einbringen von gesonderten Fugen (z.b Sägeschnitt) sowie Rißverschluß mittels weiterer Instandsetzungsmaßnahme - Injektionverfahren bei Rissen mit in der Regel geringer statischer Relevanz und geringem Bewegungspotential Verpressmaterialien in Abhängigkeit der Baustoffe, deren Feuchtegehalte und der angestrebten Verpresstiefe, Verpressdrücke sind dem Bauteil anzupassen (z.b. Gefahr des Aufsprengens) - Vernadelung bei Rissen mit statischer Relevanz und geringem Bewegungspotential - Einbringen von bei Rissen mit hoher statischer Relevanz und/oder Zugankern deutlichem Bewegungspotential - Bauteilver- bei Rissen, die auf Bauteilversagen infolge Überlaststärkung ung zurückzuführen sind - Spannungsum- bei Rissen, die auf Bauteilversagen infolge Überlastlagerung ung zurückzuführen sind oder bei Systemen mit hohem inneren Spannungspotential Methode: - Änderung des statischen Systems, - Einbau eines Ersatzsystems, - Änderung der Auflagerausbildung oder ähnliches - Teilabriß bei starken konstruktiven Mängeln des Teilsystems unter Berücksichtigung von Kosten/Nutzenrechnungen für ggf. alternativ mögliche Instandsetzungsvarianten - Abriß - bei starken konstruktiven Mängeln, - bei starken standsicherheitseinschränkenden Schäden, - bei geringem Rest- oder Nutzwert des Objektes. 6 ZUSAMMENFASSUNG Der vorliegende Tagungsbeitrag enthält einen kurzen, sehr allgemein gehaltenen Abriß zu möglichen Untersuchungsmethoden von Rißschäden, sowie eine kurze Auflistung von Instandsetzungsmöglichkeiten. Der Beitrag kann natürlich lediglich zum Einstieg in das komplexe und vielschichtige Themengebiet dienen. Im nachfolgenden Literaturverzeichnis sind Fundstellen aufgeführt, die zur Vertiefung der angerissenen Themenkreise dienen können.

8 Seite -8- von 9 LITERATURHINWEISE Grundlagen/Diagnose Neuwied, den , H. Tebbe <G1> Schubert, P.: Formänderungen von Mauersteinen, Mauermörtel und Mauerwerk in Mauerwerk- Kalender 1992, S S. 637, Ernst u. Sohn Verlag <G2> Pfefferkorn, W.: Schadensfreies Bauen Band 7 Rißschäden an Mauerwerk IRB Verlag, Stuttgart, 1994 <G3> Wissenschaftlich-technische Arbeitsgemeinschaft für Mauerwerkserhaltung und Denkmalpflege e.v., (WTA) WTA Merkblatt /D Beurteilung von Mauerwerk; Mauerwerksdiagnostik Selbstverlag, Baiersbrunn <G4> Klaas, H.; Schulz, E.: Schadensfreies Bauen Band 13 Schäden an Außenwänden aus Ziegel- und Kalksandsteinverblendmauerwerk IRB Verlag, Stuttgart, 1995 <G5> Franke, L.: Zustandsbeurteilung und Instandsetzung von Sichtmauerwerk in Mauerwerk- Kalender 1995, S S. 685, Ernst u. Sohn Verlag <I1> <I2> Instandsetzung/Vorbeugung Schubert, P.: Vermeidung von schädlichen Rissen im Mauerwerksbauteilen in Mauerwerk- Kalender 1996, S S. 651, Ernst u. Sohn Verlag Wenzel, F.: Mauerwerkinstandsetzung bei historisch bedeutsamen Bauwerken in Mauerwerk- Kalender 1995, S S. 622, Ernst u. Sohn Verlag <I3> Warnecke P., Rostásy, F. S., Budelmann, H.: Tragverhalten und Konsolidierung von Wänden und Stützen aus historischen Natursteinmauerwerk

9 Seite -9- von 9 <I4> in Mauerwerk- Kalender 1995, S S. 660, Ernst u. Sohn Verlag Wissenschaftlich-technische Arbeitsgemeinschaft für Mauerwerkserhaltung und Denkmalpflege e.v, (WTA) WTA Merkblatt Merkblatt Beurteilung und Instandsetzung gerissener Putze an Fassaden Selbstverlag, Baiersbrunn, 04.94