Fakultät Bauingenieurwesen, Institut für Baustoffe, Prof. Dr.-Ing. Viktor Mechtcherine Modul 4-21, WS Bauen im Bestand – Instandsetzungsmethoden und -baustoffe baustoffe Teil 11: Füllen von Rissen und Hohlräumen Viktor Mechtcherine Institut für Baustoffe Risse im Stahl- und Spannbetonbau Richter; BMO 2009 TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand 2010/2011 - 2- -2 - Risse im Stahl- und Spannbetonbau Rissursachen TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 3 -- 3 - Ziele der Rissfüllung bzw. -injektion Mit dem Füllen von Rissen und Hohlräumen werden nach Rili-SIB i.d.R. folgende g Ziele verfolgt: g - Hemmen oder Verhindern des Eindringens korrosionsgefährdender Stoffe - Abdichten durchlässiger Bauteile - Herstellen einer begrenzt dehnfähigen Rissabdichtung - kraftschlüssige Verbindung von Riss- und Hohlraumflanken TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 4 -- 4 - Vorgehensweise – Inspektion Bestimmung der Rissart ● visuelle Inspektion oder Kernbohrung ● Klassifizierung in oberfächennahe Risse und Trennrisse Untersuchung der Rissgeometrie (Verlauf, Breite, zeitliche Veränderungen) ● Vermessung und Kartierung von Rissen ● Messung von Rissbreiten über kurze und/oder lange Zeiträume ● Ursache von Rissen Erfassungg des IST-Zustandes der Risse ● Verunreinigung der Rissumgebung ● Feuchtezustand: nass, trocken, wasserführend (druck-/drucklos) ● Rückstände aus früherer Instandsetzung / Materialverträglichkeit SIVV Handbuch; 2007 TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 5 -- 5 - Vorgehensweise – Risserfassung Richter, BMO; 2009 TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 6 -- 6 - Vorgehensweise – Rissursachen und -verhalten Kenntnis von Rissursache und -verhalten: – entscheidend für fachgerechte Planung der Instandsetzung – qualifizierte Beurteilung der Notwendigkeit und der Art des Füllens w > 0,2 0 2 mm w≤0 0,2 2 mm Ob flä h Oberflächennahe h Risse Ri T Trennrisse i Risstiefe etwa bis Betondeckung wesentliche Teile des Querschnittes (Zugzone, Steg) oder Gesamtquerschnitt gerissen BE-System OS-System Tränkung Kraftschlüssig (EP) Injektion oder D h fähi (PUR) Dehnfähig Rissarten nach ZTV-ING BA für Straßenwesen 2003 TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand Nach Gusia Gusia, 2006 - 7 -- 7 - Vorgehensweise − Instandsetzungsstrategie Rissinstandsetzung g W wird Was i d erwartet Aussehen (Kosmetik) Ästhetik Imprägnierung / Schutz Lastabtragung (Bauwerk) Barriere zur Umgebung Verkehrslast Stoßlast Eigeng last Unerwünschte Effekte falls die Instandsetzung nicht richtig ausgeführt wird Loch in/durch Reparatur /Träger Reparatur-/Trägermaterial Reissen des Instandsetzung Instandsetzungmaterials Reissen des Untergrund Untergrundmaterials TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand Überbeanspruchung Untergrund des Untergrundmaterials - 8 -- 8 - Kenntnis der Rissursachen − Beispiel Ursache? - Herstellung/Verarbeitung H t ll /V b it - äußere Belastung - Zwängung Das geklebte Bauteil kann der Beanspruchung nicht Stand halten. Zugversagen wird verursacht durch das Zusammenziehen der Bauteile. aufweiten TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand Ursache? - falsche Instandsetzung - 9 -- 9 - Vorgehensweise − Instandsetzungsanalyse Instandsetzungsanalyse Nutzererfordernisse Tragwerksanforderungen Lebensnotwendigkeit Herstellbarkeit Dringlichkeit Wirkung der Instandsetzung auf das T Tragwerk k Kosten U Umgebung b Ästhetik Sicherheit TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 10- -10 - Verfahren zum Füllen von Rissen Die Ziele können durch unterschiedliche Füllarten und Rissfüllstoffe erreicht werden: - Tränkung (T) – Füllen von Rissen ohne Druck - Injektion (I) – Füllen von Rissen unter Druck Rissfüllstoffe: nach DIN EN 1504 Teil 5 - Epoxidharz p ((EP-T und EP-I)) - Polyurethan (PUR-I) (ZL T und ZL-I), ZL I), - Zementleim (ZL-T - Zementsuspension (ZS-T und ZS-I) [ZMB B26; 6.2003] Für die Verwendung von Produkten nach DIN EN 1504-5 (Rissfüllstoffe) in Deutschland im standsicherheitsrelevanten Bereich gilt zusätzlich DIN V 18028 „Rissfüllstoffe Rissfüllstoffe nach DIN 1504-5 1504 5 mit besonderen Eigenschaften“ Eigenschaften TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 11- -11 - Verfahren zum Füllen von Rissen Anwendungsbereiche für Füllarten und Füllstoffe ZMB B26; 6.2003 TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 12- -12 - Eigenschaften des Füllgutes Epoxidharz Als Füllgut für Risse und Hohlräume werden lösungsmittelfreie, niedrigviskose EP verwendet. Die Eigenschaften g sind in ZTV-ING und Rili SIB des DAfStb festgelegt. Für die Anwendung auf der Baustelle müssen folgende Angaben vorliegen: - Anwendungstemperatur (Bauteiltemperatur) g - Gebindeverarbeitungszeit (Verarbeitbarkeitsdauer) - Zeitraum des Nachinjizierens (maximale I j kti Injektionszeit) it) - Festigkeitsentwicklung [SIVV Handbuch, 2007] [ZMB B26; 6.2003] TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 13- -13 - Eigenschaften des Füllgutes Polyurethanharz y Als Füllgut für Risse und Hohlräume werden nach ZTV-ING und Rili SIB lösungsmittelfreie, niedrigviskose, porenbildende PUR-Harze verwendet. Für di Verarbeitung die V b it auff der d B Baustelle t ll müssen ü ffolgende l d ttechnische h i h D Daten t bekannt sein: - Anwendungstemperatur (Bauteiltemperatur) - Gebindeverarbeitungszeit (V (Verarbeitbarkeitsdauer) b itb k it d ) - Zeitraum des Nachinjizierens (maximale Injektionszeit) - Dehnfähigkeit des im Riss erhärteten Füllgutes [SIVV Handbuch, 2007] [ZMB B26; 6.2003] TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 14- -14 - Eigenschaften des Füllgutes Zementleim e e t e / Zementsuspension e e tsuspe s o ZL nach ZTV-ING und Rili SIB wird aus Zement gemäß DIN EN 196 bzw. DIN 1164 hergestellt, Mahlfeinheit > 4500 cm²/g. ZS wird aus Feinstzement (Siebdurchgang dmin≥ 95 % bei 16 µm Maschenweite) hergestellt. Für die Verarbeitung auf der Baustelle müssen folgende technische Daten bekannt sein: - Anwendungstemperatur (Bauteiltemperatur) - Gebindeverarbeitungszeit (Verarbeitbarkeitsdauer) - Zeitraum des Nachinjizierens - Festigkeit des Füllgutes Vorteile: - feuchtigkeitsunempfindlich - hohes Fließvermögen - lange Verarbeitungszeit; einfache Verarbeitung - kraftschlüssiger Verbund; gleiche Materialbasis - Reinigungsmittel nur Wasser [SIVV Handbuch, 2007] TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 15- -15 - Technik zur Rissfüllung Anordnung bei Eintauchung - nur schmale Riss - lange Zeit flüssiges Epoxidharz Einntauchbereich Haftmittel Niederdruck Injektionsspritze Oberfläche versiegeln, um Haftmittel einzugrenzen Oberflächenmontierte Anschlussi j kti injektion Haftmittel Aufbau für Oberflächeninjektion mit anschließender Verdichtung Oberfläche versiegeln, um Haftmittel einzugrenzen TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 16- -16 - Ausführung von Rissfüllungsarbeiten [FUGO TEC 2009] [FUGO-TEC, TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 17- -17 - Gerätetechnik Injektionsgeräte müssen generell folgende Eigenschaften aufweisen: - einfache i f h B Bedienbarkeit di b k it - geringe Störanfälligkeit - im Funktionsbereich regelbarer bzw bzw. begrenzter Druck - einfache Reinigungs- und Wartungsmöglichkeit Für Mehrkomponentengeräte (z.B.: (z B : Geräte für Harzinjektionen) gilt zusätzlich: - hohe Dosiergenauigkeit über alle Temperaturbereiche - geringe Anfälligkeit gegen fehlerhafte Bedienung - ausreichend hoher Mindestdruck im gesamten Funktionsbereich - Abschaltautomatik bei Dosierfehlern Das Verpressen von ZL und ZS erfolgt mit Einkomponentengeräten im Niederdruckverfahren Niederdruckverfahren. [ZMB B26; 6.2003] TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 18- -18 - Technik zur Rissfüllung [ZMB B26; 6.2003] Rissverpressung an einer Stütze TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 19- -19 - Technik zur Rissfüllung Haftmittel Bohrloch Verdichtungsinjektion H ft itt l Haftmittel j Vakuuminjektion Vakuum Folie, Membran Aufbau einer inneren Injektion mit Bohrlochverdichtung Aufbau einer inneren Injektion mit Vakuum Oberfläche versiegeln, um Haftmittel einzugrenzen TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 20- -20 - Technik zur Rissfüllung Häufigste Methode: Injektion - Riss in Abständen der halben bauteildicke schräg angebohrt - Bohrlöcher werden mit Packern dicht verschlossen - Injektionsgut über Packer hineingepresst Verwendung V d von: - Bohrpackern - Schlagpackern - Klebepackern [Sto; Packer, 2009] [Sika; Parkhaus 2009] TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 21- -21 - Qualitätskontrolle Kalibrierung der Geschwindigkeit im ungerissenen Beton Volle Eindringung/Penetration Bohrkernprobe eines durch Injektion verfüllten Bruches. Sichtprüfung ermöglicht Rückschluss auf den Eindringtiefe teilweise Eindringung und Möglichkeit der Qualitätskontrolle mittels Ultraschalllaufzeitmessung schwache Eindringung TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 22- -22 - Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung Nach ZTV ZTV-ING ING Teil 3 Massivbau Abschnitt 5: Füllen von Rissen und Hohlräumen in Betonbauteilen Es sind standardisierte Formblätter auf der Baustelle zu führen sowie alle durchgeführten f Arbeiten und Umweltbedingungen zu dokumentieren: - Sammelblatt - Allgemeine Angaben - Tagesprotokoll - Riss-Protokoll - Ausgeführte Füllung von Rissen Ri - Anordnung von Packern [ZMB B26; 6.2003] TU Dresden, Institut für Baustoffe, Viktor Mechtcherine – Bauen im Bestand - 23- -23 -
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