Dieser Beitrag beschreibt die verschiedenen Arten von Bauwerksuntersuchungen und wann diese benötigt werden.
Bauwerksuntersuchungen sind ein wesentlicher Bestandteil des Bauwesens. Im Wesentlichen geht es dabei darum, den Zustand eines Bauwerks zu überprüfen und gegebenenfalls Maßnahmen zur Instandhaltung oder Instandsetzung zu ergreifen, um den erforderlichen Zustand des Bauwerkes während der planmäßigen Restnutzungsdauer sicherzustellen. Übergeordnetes Ziel ist daher grundsätzlich die Sicherstellung der Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit über die planmäßige Nutzungsdauer.
In einem Großteil der Fälle beziehen sich Bauwerksuntersuchungen auf Betonbauwerke. Das liegt daran, dass Beton als Baustoff sehr häufig eingesetzt wird und dieser seine Eigenschaften im Laufe der Zeit verändert. Die Veränderung der Eigenschaften beruht auf verschiedenen Einwirkungen und Schädigungsmechanismen während des Lebenszyklus. Die bekanntesten dieser Schädigungsmechanismen sind die Carbonatisierung und die Anreicherung von Chlorid, welche unter Umständen die Ursache für Bewehrungskorrosion sein können. Daher ist es wichtig, regelmäßig den Zustand von Betonbauwerken zu überprüfen.
Bauwerksuntersuchungen werden oft in Form einer fortlaufenden Überwachung im Lebenszyklus durchgeführt. Insbesondere bei Infrastrukturbauwerken wie Brücken, Tunneln oder Dämmen sind regelmäßige Inspektionen gesetzlich vorgeschrieben. Die aber im Regelfall hauptsächlich aus einer visuellen Zustandserfassung bestehen und das Bauwerk in einem Prüfbericht mit einer Zustandsnote bewerten.
Ein weiterer wichtiger Aspekt von Bauwerksuntersuchungen ist ihre Rolle bei der Ermittlung des Ist-Zustandes. Zur Ermittlung des Ist-Zustandes werden verschiedene Kriterien definiert, die anhand verschiedener Bauwerksuntersuchungen ermittelt werden. Die Ermittlung des Ist-Zustandes ist verankert in der grundsätzlichen Vorgehensweise bei der Planung und Ausführung von Instandhaltungsmaßnahmen. Darauf aufbauend erfolgt die Erstellung eines Instandhaltungskonzeptes oder eines Instandhaltungsplanes.
Es gibt verschiedene Arten von Bauwerksuntersuchungen, die in zerstörende und nicht zerstörende Verfahren unterteilt werden können.
Zerstörende Verfahren sind solche, die entweder Proben aus dem Bauwerk entnehmen oder Stemmöffnungen herstellen, wodurch Kennwerte wie die Carbonatisierungstiefe ermittelt werden. Zerstörende Verfahren sind zumeist aufwendiger und, wie der Name schon sagt, ermitteln Ergebnisse, beispielsweise durch die Zerstörung einer Probe. Nicht zerstörende Verfahren hingegen verwenden Untersuchungsverfahren, welche in den meisten Fällen von der Betonoberfläche aus, mittels spezieller Messverfahren, Kennwerte indirekt ermitteln. Anhand dieser Kennwerte können dann Rückschlüsse auf bestimmte Eigenschaften gezogen werden.
Häufig genutzte zerstörende Verfahren sind:
Nicht-zerstörende Verfahren, die häufig zum Einsatz kommen, sind:
Ein weiteres Verfahren, das separat erwähnt werden sollte, ist das Rissbreitenmonitoring. Hierbei wird die Breite von Rissen im Bauwerk über einen längeren Zeitraum gemessen, um Veränderungen im Verlauf der Zeit festzustellen.
In den letzten Jahren wurden zahlreiche innovative Technologien entwickelt, die die Effizienz und Präzision von Bauwerksuntersuchungen verbessern. Eine der neuesten Entwicklungen ist die Nutzung von Drohnen und anderen ferngesteuerten Geräten zur Inspektion von schwer zugänglichen Stellen an Gebäuden und Bauwerken. Diese Technologie ermöglicht eine schnelle und genaue Erfassung von Daten, ohne dass es notwendig ist, dass ein Inspekteur auf das Bauwerk klettern oder eine teure Hebebühne einsetzen muss.
Ein weiterer wichtiger Fortschritt in der Bauwerksuntersuchung ist die Anwendung von 3D-Laserscanning-Verfahren. Durch die Verwendung von Laserstrahlen können präzise dreidimensionale Modelle von Gebäuden und Bauwerken erstellt werden, die bei der Beurteilung von Strukturen und Oberflächen helfen. Die Technologie ermöglicht auch die schnelle Identifikation von Rissen, Deformationen und anderen Defekten in der Struktur, die sonst schwer zu erkennen wären.
Eine weitere wichtige Innovation in der Bauwerksuntersuchung ist die Entwicklung von bildgebenden Verfahren, wie zum Beispiel Thermografie, Ultraschall- und Röntgenuntersuchungen. Diese Technologien ermöglichen es, verborgene Strukturen und Defekte in Materialien zu identifizieren und zu bewerten, ohne dass die Struktur zerstört werden muss. Diese Technologien sind besonders hilfreich bei der Identifikation von Defekten in Beton und anderen Materialien, die sonst schwer zu erkennen wären.
Insgesamt ermöglichen diese innovativen Technologien eine schnellere, effizientere und genauere Identifikation von Schäden und Defekten an Bauwerken, was wiederum zu einer schnelleren und gezielteren Instandsetzung führen kann.
Stemmstellen, auch bekannt als Sondierungsöffnungen, dienen dazu, verschiedene Eigenschaften des Bestandsbetons und der Bestandsbewehrung an Betonbauteilen zu ermitteln. Um sie herzustellen, wird ein Schlagbohrer verwendet und in der Regel werden Stellen ausgewählt, an denen Bewehrung vermutet wird. Dabei wird versucht, die Stemmstellen so klein wie möglich zu halten, um das Bauteil nur minimal zu beeinträchtigen. Die Tiefe der Öffnung hängt von den erwarteten Einwirkungen und der Tiefe der Bestandsbewehrung ab.
Der Zweck der Entnahme von Bohrkernen an Bauwerken ist die Ermittlung der Betondruckfestigkeit. Es können aber auch andere Untersuchungen am Bohrkern durchgeführt werden. Dieses Verfahren gehört zu den zerstörenden Prüfverfahren, da es den Bestand schwächt und nur in begründeten Fällen eingesetzt werden sollte. Neben diesem Verfahren gibt es weitere Prüfverfahren zur Bestimmung der Betondruckfestigkeit, die auf unserer Informationsseite näher erläutert werden.
Zunächst werden Bohrkerne am Bauwerk entnommen und im Anschluss für die Prüfung auf deren Druckfestigkeit vorbereitet. Die Auswertung der Druckfestigkeit erfolgt nach der Prüfung. Es wird darauf geachtet, dass die Entnahme der Bohrkerne möglichst schonend und präzise erfolgt, um den Bestand nicht unnötig zu schwächen.
Bohrkerne werden entnommen und untersucht wenn begründete Zweifel an der Betonqualität vermutet werden.
Die Bohrmehlentnahme und Chloridanalyse ist ein Verfahren zur Ermittlung der Korrosionsgefahr an der Bewehrung von Betonbauteilen. Es wird der Chloridgehalt tiefenabhängig, bezogen auf den Zementgehalt festgestellt. Dabei wird zunächst Bohrmehl aus dem Beton entnommen und aufbereitet, um anschließend eine Chloridanalyse durchzuführen. Diese Analyse gibt Auskunft über den Gehalt an Chloriden im Beton, die eine wichtige Rolle bei der Korrosion der Bewehrung spielen können.
Hintergrund der Chloridanalyse ist der schädliche Einfluss dieser ab einem kritischen Gehalt und die Möglichkeit einer Lochfraßkorrosion der Bewehrung. Die Chloridanalyse wird benötigt, wenn von einer Chloridanreicherung im Beton ausgegangen wird, welche die Bewehrung schädigen kann.
Ultraschallmessungen sind eine gängige Methode, um die Betonqualität von Bauwerken zu untersuchen. Hierbei wird Schall in Form von Ultraschallwellen durch den Beton geschickt und dessen Reflexion und Laufzeit gemessen. Auf diese Weise können Aussagen über die Festigkeit, Dichte und Homogenität des Betons gemacht werden. Sie findet regelmäßig Anwendung bei der Qualitätskontrolle von Bohrpfählen.
Ultraschallmessungen werden in verschiedenen Phasen von Bauwerksuntersuchungen eingesetzt. So können sie beispielsweise bei der Bestimmung des Ist-Zustandes im Rahmen von Instandhaltungsmaßnahmen eingesetzt werden. Auch bei der Prüfung von Beton bei Neubauten können Ultraschallmessungen eine wichtige Rolle spielen.
Des Weiteren können Ultraschallmessungen auch dazu genutzt werden, Schäden im Beton zu erkennen und zu lokalisieren. Hierbei können beispielsweise Risse, Hohlräume oder Verformungen im Beton sichtbar gemacht werden. Durch eine frühzeitige Erkennung von Schäden können rechtzeitig Gegenmaßnahmen ergriffen werden, um größere Schäden zu vermeiden.
Die magnetische Wechselfeldmessung ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren, das zur Untersuchung der Bewehrung in Betonbauteilen eingesetzt wird. Dabei wird ein magnetisches Wechselfeld durch das Bauteil geschickt und die Änderung des Magnetfelds an der Oberfläche des Bauteils gemessen.
Die Methode basiert darauf, dass Stahlbeton elektromagnetische Eigenschaften aufweist. Durch das Einwirken des magnetischen Wechselfelds entstehen Wirbelströme, die das magnetische Feld abschwächen. Die Abschwächung des Magnetfelds wird an der Oberfläche des Betons gemessen und gibt Aufschluss über die Position und Anzahl der in dem Beton eingebetteten Bewehrungsstäbe.
Radarmessungen sind eine nicht zerstörende Methode zur Untersuchung von Betonbauteilen. Hierbei werden elektromagnetische Wellen ausgesendet, die in das Material eindringen und je nach Beschaffenheit des Materials unterschiedlich reflektiert werden. Anhand der reflektierten Signale kann man Rückschlüsse auf den inneren Zustand des Bauteils ziehen.
Radarmessungen können zum Beispiel dazu genutzt werden, um die Betondeckung und damit die Dicke der Betonschicht über der Bewehrung zu bestimmen. Auch können Hohlräume, Risse und andere Unregelmäßigkeiten im Beton erkannt werden. Radarmessungen können somit dazu beitragen, den Zustand eines Bauwerks zu beurteilen und mögliche Schäden oder Mängel frühzeitig zu erkennen.
Radarmessungen eignen sich besonders gut für die Untersuchung von großen Flächen wie Fassaden oder Decken. Sie können schnell durchgeführt werden und liefern präzise Ergebnisse. Auch können sie bei laufendem Betrieb durchgeführt werden, da sie keine Beeinträchtigung des Bauteils zur Folge haben.
Die Prüfung mit dem Rückprallhammer ist eine zerstörungsfreie Methode zur Bestimmung der Härte und Festigkeit von Betonoberflächen. Der Rückprallhammer besteht aus einem Metallzylinder, in dessen Inneren ein Federmechanismus angebracht ist. Am Ende des Zylinders befindet sich eine Stahlkugel, die bei der Anwendung des Hammers auf die Betonoberfläche schlägt.
Die Messung erfolgt durch den Rückprall des Hammers von der Betonoberfläche. Der Rückprall wird durch eine Skala auf dem Hammer gemessen, die den prozentualen Anteil des Rückpralls im Verhältnis zur maximal möglichen Rückprallenergie angibt. Dieser Wert wird als “Rückprallzahl” bezeichnet und kann als Maß für die Härte und Festigkeit des Betons verwendet werden.
Die Anwendungsmöglichkeiten für die Prüfung mit dem Rückprallhammer sind begrenzt. Diese Methode eignet sich hauptsächlich für die qualitative Beurteilung der Härte und Festigkeit von Betonoberflächen. Es ist jedoch nicht geeignet für die Messung der tatsächlichen Druckfestigkeit von Beton, da die Rückprallzahl durch viele Faktoren beeinflusst wird, wie z.B. die Oberflächenrauheit, das Alter und die Feuchtigkeit des Betons, die Art und Größe der Gesteinskörnung und die Temperatur. Unter bestimmten Umständen kann sie jedoch in Verbindung mit der Prüfung der Druckfestigkeit an Bohrkernen in Deutschland zur Anwendung kommen.
Potentialfeldmessungen sind eine nicht-zerstörende Methode zur Beurteilung von Stahlbeton im Bestand. Dabei wird die Potentialdifferenz zwischen dem Bestandsbeton und dem verbauten Bewehrungsstahl gemessen. Hierzu wird eine Referenzelektrode mittels eines Spannungsmessgeräts an die Bewehrung angeschlossen und über den zu messenden Bereichen aufgesetzt. An der Grenzfläche zwischen Stahl und Beton wird das aktuelle elektrochemische Potential durch die an der Betonoberfläche ankommenden Potentiale gemessen.
Die Referenzelektrode wird während der Messung entlang der Betonoberfläche bewegt, um Potentiale auf einer Fläche oder entlang einer Linie zu messen.
Potentialfeldmessungen werden auch im Bereich der Bauwerksprüfung und -instandhaltung eingesetzt, insbesondere bei Betonbauwerken. Hier dienen sie dazu, mögliche Korrosionsschäden an der Bewehrung des Betons zu erkennen und zu bewerten.
Durch Potentialfeldmessungen können Schwachstellen im Betonbauwerk aufgedeckt werden, bevor es zu sichtbaren Schäden oder gar zu einem Versagen kommt. Insbesondere in Bereichen mit erhöhter Feuchtigkeit oder aggressiver Umgebung, wie beispielsweise in Brücken, Tunneln oder Kläranlagen, kann es zu Korrosionsschäden an der Bewehrung kommen, die die Tragfähigkeit des Bauwerks beeinträchtigen.
Das Rissbreitenmonitoring von Beton ist ein wichtiges Instrument zur Überwachung und Beurteilung von Rissen in Betonkonstruktionen. Hierbei werden die Rissbreiten kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet, um Veränderungen und Entwicklungen im Laufe der Zeit zu erkennen.
Das Rissbreitenmonitoring ist insbesondere bei kritischen Bauteilen wie Brücken, Tunneln oder Gebäuden, aber auch bei statisch belasteten Betonbauteilen wie Stützen oder Trägern von Bedeutung. Durch das Monitoring können frühzeitig Risse und Rissbildungen detektiert werden, die durch äußere Einflüsse wie Temperaturschwankungen, Setzungen oder Lastwechsel hervorgerufen werden können.
Die frühzeitige Erkennung von Rissen und deren Veränderlichkeit ist wichtig, da sie auf mögliche strukturelle Schwächen und potenzielle Schäden am Bauwerk hinweisen können. Auch bei laufenden Umbaumaßnahmen oder Bauarbeiten ist ein Rissbreitenmonitoring wichtig, um sicherzustellen, dass das Bauwerk weiterhin stabil und sicher ist.
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Bauingenieur und Inhaber des Onlinebaugutachters. Seine Tätigkeitsschwerpunkte sind allgemeine Sachverständigentätigkeiten, die Planung und Begleitung von Instandhaltungsmaßnahmen an Betonbauwerken und die Baustofftechnologie.