Das vorwettbewerbliche Projekt (IGF 21828N) wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz mit den Mitteln der IGF gefördert.
Derzeit wird an der Umsetzung eines leistungsbasierten Bemessungskonzeptes zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken gearbeitet. Um noch offene Fragen zu beantworten und Wissenslücken zu schließen, wurde 2021 das Verbundforschungsvorhaben „Dauerhaftigkeit von Beton nach dem Performance-Prinzip“ vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) initiiert. Dieses umfasste 5 Teilprojekte mit unterschiedlichen Fragestellungen und Zielsetzungen:
- Projekt 1: Zustandserfassung eines repräsentativen Bauwerksbestandes (nach der aktuellen Fassung des Eurocodes 2),
- Projekt 2: Geeignete Grenzzustände und erforderliche Zuverlässigkeiten,
- Projekt 3: Vergleich und Bewertung von Laborprüfverfahren,
- Projekt 4: Klassifikation der Materialwiderstände, Produktionskontrolle, Konformitätskriterien und –kontrolle,
- Projekt 5: Annahmeprüfungen auf der Baustelle und Abnahmeprüfungen am Bauwerk.
Im Rahmen des von der TU München (Centrum Bausotffe und Materialprüfung) und der Helmut-Schmidt-Universität/Universität der Bundeswehr Hamburg (Professur für Konstruktionswerkstoffe und Bauwerkserhaltung), durchgeführten Teilprojektes 2 war die Fragestellung zu klären, ob und inwieweit es einen systematischen, ggf. allgemeingütigen Zusammenhang zwischen Herstellungs-, Instandsetzungs- und Gesamtkosten und der Zuverlässigkeit eines Bauwerks bzw. des Bauteils gibt. Dazu wurden den Forschungsstellen Gutachten über durchgeführte Instandsetzungen zur Verfügung gestellt, die mit Blick auf die Fragestellung auszuwerten waren. Die Sichtung und Auswertung der Gutachten ergab, dass die Instandsetzung der Bauwerke überwiegend aufgrund chloridinduzierter Korrosion erfolgte. Da die zur Verfügung gestellten Gutachten unterschiedliche Informationsdichten aufwiesen, war die Verwendbarkeit nicht in allen Fällen gegeben. Es kamen nur solche zur Auswahl, die mit Blick auf die Fragestellung auswertbar waren. Die meisten der am Ende auswertbaren Projekte wurden in Bayern, insbesondere in München und Umgebung, durchgeführt. Die Mehrzahl der Projekte betrafen Instandsetzungen von Tiefgaragen und von verschiedenen Hochhäusern mit unterschiedlichen Nutzungen. Von den insgesamt 79 Projekten befassten sich 7 auch mit karbonatisierungsinduzierter Korrosion, wobei für diese i. d. R. nicht genügend Informationen vorlagen, um eine geeignete Stichprobe zu bilden.
Ein Vergleich zwischen den tatsächlichen Instandsetzungskosten und den berechneten Zuverlässigkeitsindizes (betrachteter Grenzzustand: Depassivierung) zeigte, dass die meisten Projekte mit XD3-Exposition Zuverlässigkeitsindizes unter 0,50 aufwiesen, als sie instandgesetzt wurden. Es konnte jedoch kein direkter funktionaler Zusammenhang zwischen den Instandsetzungskosten und dem Zuverlässigkeitsindex auf Bauwerksbene festgestellt werden. Eine Fallstudie auf Bauteilebene (Stützen) zeigte, dass Bauteile mit niedrigen Zuverlässigkeitsindizes wie erwartet auch tendenziell höhere Instandsetzungskosten verursachen.
Ein weiteres Arbeitspaket hatte zum Ziel, einen Zusammenhang zwischen der Zuverlässigkeit und den Kosten zur Vermeidung von Korrosion herzustellen. Dabei wurde festgestellt, dass durch einen Austausch des Bindemittelsystems die Zuverlässigkeit von Bauteilen erheblich verbessert werden kann, während die zusätzlichen Kosten minimal bleiben. In einer analysierten Fallstudie wurden verschiedene Szenarien untersucht, um die Auswirkungen unterschiedlicher Kombinationen von Bindemittel und Betonüberdeckung auf die Zuverlässigkeit zu quantifizieren. Dabei wurde deutlich, dass insbesondere die Wahl eines für den spezifischen Chloridangriff geeigneten Bindemittels und eine dazu passende, adäquate Betondeckung entscheidend sind, um kostenintensive Instandsetzungsmaßnahmen zu vermeiden.
Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung der Betonrezeptur für langlebige und wirtschaftliche Bauwerke. Ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Bindemittelsystem, Betondeckung und Wasserbindemittelwert ist entscheidend für die wirtschaftliche Bemessung eines Bauteils mit Blick auf die Dauerhaftigkeit. Die Ergebnisse zeigten auch, dass die Modellierung in der Schädigungsphase der Bewehrungskorrosion stark von der geschätzten Korrosionsrate abhängt, während geometrische Aspekte (z. B. die Betondeckung) eine untergeordnete Rolle spielen. Um die Vorhersage der Korrosionsraten zu verbessern, müssen mehrere Parameter vor Ort gemessen werden, darunter der Elektrolytwiderstand des Betons, die Temperatur, die Feuchtebedingungen und auch die Lokalisierung der Anodenbereiche. Hier besteht noch erheblicher Forschungsbedarf, um die Modelle in der Schädigungsphase zielgerichtet anwenden und deren Unsicherheiten minimieren zu können.
Das Projekt wurde Ende Oktober 2023 abgeschlossen. Der Forschungsbericht kann bei unserer Geschäftsstelle angefordert werden.
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