7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 165 Carbonbeton - Verstärkung der Brückenbauwerke A 648 UF Nidda - Erfahrungsbericht aus der Ausführung eines Pilotprojektes Rolf Spreemann Implenia Instandsetzung GmbH, München Zusammenfassung Im Rahmen eines Pilotprojektes von Hessen Mobil wurden zwei 3-feldrige Brückenbauwerke im Zuge der A 648 durch den Einbau von Verstärkungsschichten aus Carbonbeton auf der Oberseite und in Teilbereichen der Untersicht zur Erreichung eines ausreichenden Ankündigungsverhaltens bei Spanngliedausfall verstärkt. Die bauseitige Planung konnte auf der Baustelle erfolgreich umgesetzt werden. Hohes Augenmerk muss bei den Arbeiten auf die Qualitätssicherung der Ausführung gelegt werden. Für die Ausführung der Arbeiten waren Kolonen mit bis zu 15 Mann im Einsatz. Der Artikel berichtet von der erfolgreichen Ausführung der Carbonbetonarbeiten. Für viele Bestandsbauwerke mit mangelndem Ankündigungsverhalten dürfte der Einsatz von Carbonbeton eine sinnvolle Sanierungsmethode darstellen. 1. Einleitung Bei den Bauwerken handelt es sich um zwei 3-feldrige Brückenbauwerke im Zuge der A 648 mit einer Spannweite von ca. 67m aus den frühen 70er Jahren. Der damals eingesetzte Spannstahl (Sigma-Oval) ist anfällig für Spannungsrisskorrosion und zeigt Minderfestigkeiten. Bei Ausfall des Spannstahl in Folge von Spannungsrisskorrosion zeigen die Bauwerke kein ausreichendes Ankündigungsverhalten in den Randfeldern und über den Stützen im Sinne der Handlungsanweisung Spannungsrisskorrosion. Ziel der hier geplanten Hauptmaßnahme ist die Ertüchtigung der Teilbauwerke 1 und 2, um eine verkehrssichere Nutzung für die nächsten ca. 15 Jahre (Restnutzungsdauer bis 2034) zu erreichen. Das fehlende Ankündigungsverhalten besteht bei einer Vielzahl ähnlicher Bauwerke. Es besteht erheblicher Bedarf an alternativen Instandsetzungsmaßnahmen. Daher entschied sich der Bauherr im Rahmen eines Pilotprojekts für eine Ertüchtigung mittels Textilbeton (hier Carbonbeton genannt). Die ARGE Implenia Instandsetzung/ Züblin wurde im Frühjahr 2020 nach öffentlicher Ausschreibung mit der Ausführung beauftragt. Beide Firmen haben langjährige Erfahrung in der Ausführung der Textilbetonarbeiten. Der Vortrag fasst die Erfahrungen aus der Ausführung der Maßnahme von Juni-Oktober 2020 zusammen. Behandelt werden die Themen Arbeitsvorbereitung und Gerätetechnik, Qualitätssicherung, Ausführung der Arbeiten sowie „lessons learned“ und gibt einen Ausblick für den zukünftigen Einsatz. 1.1 Ausführungsplanung Die Planung sah vor, dass das der Bereich der Stützmomente über den zwei Stützenachsen, sowie das Feldmoment in den Randfeldern durch zusätzliche Bewehrung zur Gewährleistung eines ausreichenden Ankündigungsverhalten verstärkt werden sollte. An der Untersicht war die verfügbare Stärke für eine Verstärkungsschicht durch den unter der Brücke verlaufenden Radweg auf wenige Zentimeter beschränkt. Gleiches galt für die Oberseite der Brücke, da aufgrund der Zwangspunkte in der Gradiente nur wenigen Zentimeter für die Verstärkung zur Verfügung standen. Die fertige Ausführungsplanung wurde bauseits gestellt. Dies schaffte Planungssicherheit, machte es jedoch nicht ganz leicht, die Erfahrung der ausführenden Firmen in die Planung zu integrieren. 166 7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 Carbonbeton - Verstärkung der Brückenbauwerke A 648 UF Nidda - Erfahrungsbericht aus der Ausführung eines Pilotprojektes Bild 1: Schnitt der Brücke mit Verstärkungslagen Als Carbonbewehrung kamen Einzelmatten mit Abmessungen von bis zu 6x2m zum Einsatz. Die Übergreifungsstöße waren gestaffelt, wobei lediglich die oberste Lage auch in Querrichtung übergriffen wurde. 1.2 Arbeitsvorbereitung für die Ausführung Im Rahmen der Arbeitsvorbereitung wurde durch die Ausführende ARGE eine umfangreiche Arbeitsanweisung zur Planung jedes einzelnen Schrittes erstellt und mit der Ausführung von Musterflächen verifiziert. Bild 2 - Erstellung einer Probefläche vorab 1.3 Qualitätssicherung Eine gute Qualitätssicherung ist von zentraler Bedeutung zur Erreichung der erforderlichen Qualität in der Ausführung. Für das ausführende Personal ist ein personenbezogener Eignungsnachweis erforderlich. Jeder Handgriff der Ausführung wurde anhand einer genauen Arbeitsanweisung penibel geplant. Die Qualitätsprüfungen erfolgen erst 28 Tage nach der Ausführung. Um die Erreichbarkeit der geforderten Werte vor Ausführungsbeginn zu validieren, hat sich die Ausführung von Musterflächen unter Baustellenbedingungen als hilfreich erwiesen. Für die Ausführung ist ein sehr gewissenhaftes und sauberes Arbeiten auf der Baustelle sehr wichtig. Hierzu gehören insbesondere: - Ausreichend rauer, sauberer und gut vorgenässter Untergrund - Kontrolle der zugegebenen Wassermenge und des Ausbreitmaßes für den Feinmörtel - Applikation des Feinmörtels durch den Düsenführer - Zügiges Arbeiten für die Einbettung der Carbonbewehrung, solange der Mörtel noch offen ist. - Kontrolle der Schichtstärke der einzelnen Lagen - Lagegenauer Einbau der Carbonbewehrung (Masche über Masche) - sehr sorgsame Herstellung der Probekörper (Prismen & Probeplatten) Bei der Ermittlung der Haftzugwerte an der verstärkten Fläche hat sich gezeigt, dass hier eine sehr vorsichtige Erstellung der Ringnut mittels Nassbohren und gut befestigten Stativ, sowie ein Abzug exakt senkrecht zur geprüften Fläche unbedingt erforderlich ist. Die Einhaltung wetterunabhängiger Umgebungsbedingungen mit Hilfe eines Schutzzeltes hat sich als sehr sinnvoll erwiesen. 1.4 Ausführung Die Ausführung auf der Oberseite erfolgte in Streifen von ca. 2,50 m Breite. Bild 3: vorbereitete Fläche Die Verarbeitung des Feinmörtels erfolgt im Spritzverfahren für den lageweisen Einbau der Mattenbewehrung. Hierfür waren die Düsenführer mittels einer verschieblichen Brücke über der zu bearbeitenden Fläche positio- 7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 167 Carbonbeton - Verstärkung der Brückenbauwerke A 648 UF Nidda - Erfahrungsbericht aus der Ausführung eines Pilotprojektes niert, um nach Vorgabe den Mörtel senkrecht zur Oberfläche in einer Schichtstärke von 4-5mm je Lage aufbringen zu können. Die nicht bearbeitete Fläche musste hierbei gut abgedeckt werden, um Trennschichten aus Sprühnebel und Begehen der Fläche zu verhindern. Bild 4: Ausführung eines Streifens Carbonbeton Die einzelnen Matten mussten exakt Masche über Masche mittels Ausrichtungshilfen verlegt werden. Bild 5: Einbetten einer Bewehrungsmatte mit Ausrichtungshilfen Der Einbau „Masche über Masche“, welcher bessere Verbundwerte als ein Einbau ohne geordnetes Übereinanderliegen der Bewehrungsgarne erbringt, konnte mit Hilfe von Ausrichtungshilfen auch unter Baustellenbedingungen umgesetzt werden. Das Einhalten der geforderten Gesamtschichtstärke unter Einhaltung der für den Verbund erforderlichen Zwischenschicht zwischen den Lagen, welche auch im Stoßbereich erforderlich ist, hat eine genaue Arbeitsplanung und sehr exaktes Arbeiten erfordert. Die Erstellung einer Musterfläche mit einem Maximum von bis zu 10 Lagen hatte nützliche Erkenntnisse hierzu gebracht. Für die Ausführung auf der Oberseite musste eine Kolonne von bis zu 15 Mann eingespielt zusammenarbeiten. Eine besondere Herausforderung war die Umsetzung eines durchgängigen und soweit möglich gleichmäßigen Personalstandes, was nicht immer gelang. Für ein wirtschaftliches Arbeiten ist es erforderlich, dass die Kolonnen für den Einbau des Carbonbeton durchgängig und soweit möglich ohne unproduktive Wartezeiten durcharbeiten können. Aufgrund der Zwangspunkte wie Begehbarkeit der frisch erstellen Bereiche, Umbau von Schutzmaßnahmen, war dies nur eingeschränkt möglich. Günstig wirkt sich hier aus, wenn „Ausweicharbeiten“ zur Verfügung stehen. Bild 6: Aufbringen der Deckschicht Bei der Applikation von bis zu 5 Lagen Bewehrung mit einer Gesamtschichtstärke von ca. 4 cm an der Untersicht der Plattenstege hat sich gezeigt, dass ein Einbau nass in nass unter Baustellenbedingungen extrem schwierig ist. Um die Gefahr eines Herunterfallens der frischen Schichten zu vermeiden, hat es sich bewährt, maximal 3 Lagen frisch in frisch zu verarbeiten und mit einer spritzrauen Oberfläche für einen guten Verbund zu versehen. Am nächsten Tag konnten dann die letzten 2 Lagen mit der Deckschicht aufgebracht werden. Die sehr konstruktive und gute Zusammenarbeit aller Beteiligten hat maßgeblich zu einer erfolgreichen Umsetzung dieses Pilotprojektes beigetragen. Bild 7: Kugelgestrahler Carbonbeton vor Aufbringen der Abdichtung 168 7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 Carbonbeton - Verstärkung der Brückenbauwerke A 648 UF Nidda - Erfahrungsbericht aus der Ausführung eines Pilotprojektes 1.5 Fazit Die geplante Verstärkung der Bauwerke konnte unter Baustellenbedingungen erfolgreich umgesetzt werden. Sinnvolle Erfahrungen für zukünftige Projekte konnten gesammelt werden. Zur Verstärkung von Bauwerken mit fehlendem Ankündigungsverhalten hat sich Carbonbeton in diesem Projekt sehr gut bewährt. Für viele Bestandsbauwerke mit mangelndem Ankündigungsverhalten und ähnlichen Zwangspunkten dürfte der Einsatz von Carbonbeton eine sinnvolle Sanierungsmethode darstellen.