7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 363 Betoninstandsetzung auf Bestandsbetonen mit geringen physikalischen Leistungsdaten Olaf Kern Sika Deutschland GmbH, Stuttgart, Deutschland Eva-Maria Ladner Sika Deutschland GmbH, Stuttgart, Deutschland Björn Marucha Sika Deutschland GmbH, Stuttgart, Deutschland Markus Ehrhardt Sika Deutschland GmbH, Stuttgart, Deutschland Zusammenfassung Die Betoninstandsetzung mit ihrer außerordentlich großen Anzahl an Regelwerken für die verschiedensten Bauwerke, hat sich in den vergangenen Jahren Zusehens als sehr komplexen und dynamischen Prozess entwickelt. Auf die Bauherren, die Planer, die Verarbeiter und vor allem auch auf die Produkthersteller kommen durch diese Vielfalt und Dynamik immer wieder neue Herausforderungen zu, denen alle Beteiligte vollumfänglich gerecht werden müssen. Um auch in der Zukunft Betoninstandsetzungen erfolgreich, den Regelwerken entsprechend, mit ausreichender Nachhaltigkeit, sowie einer ausreichenden (Rest-)Nutzungsdauer des sanierten Objektes, durchführen zu können, benötigt der Markt kontinuierlich innovative, leistungsstarke, sowie auf den Anwendungsfall angepasste Produkte. Diese Veränderungen resultieren natürlich auch aus Erfahrungen, die die Forschungs- und Entwicklungsabteilungen der Produkthersteller, die forschenden Hochschulen und Materialprüfanstalten bzw. die Sachverständigen bei den Bauzustandsermittlungen und die Verarbeiter während Ihrer täglichen Arbeit gemacht haben. Erkenntnisse aus diesem Erfahrungsfundus führen immer wieder zu Veränderungen der Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Instandsetzungsprodukte und hat dadurch auch die Produktvielfalt der benötigten Materialien für den Instandsetzungsmarkt signifikant erweitert. In diesem Zusammenhang wurden durch diverse Regelwerke unter anderem Anforderungen definiert, welche in Altbetonklassen ausgedrückt, die physikalischen Leistungsfähigkeit der Instandsetzungsprodukte bezogen auf den Bestandsbeton ausdrückt. 1. Allgemein Zunächst war der Instandsetzungsmarkt geprägt durch Vorgaben an die Instandsetzungsprodukte, die höchsten Anforderungen entsprachen. Mit der Zeit und vor allem durch neue Erkenntnissen die gewonnen wurden, konnte in der Praxis festgestellt werden, dass mit den vorhandenen Produkten nicht jeder Instandsetzungsfall abgebildet werden kann. Die zunächst zur Verfügung stehenden Hochleistungsprodukte sind nicht für jede Maßnahme bezogen auf den Bestandsbeton geeignet, da sie zu leistungsfähig waren und bei einem Einsatz nicht zum Erhalt des Bauwerks beigetragen hätten. Die Regelwerkswelt in Deutschland hat sich unter diesen Voraussetzungen, nicht nur im Zuge der Europäisierung verändert, angepasst bzw. ergänzt. 2. DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Beton (Instandsetzungs-Richtlinie) Die Instandsetzungsrichtlinie beinhaltet keine Anforderungen bezüglich Systemen, die auf Bestandsbetone mit geringen physikalischen Parametern eine Anwendung finden. Prinzipiell werden in diesem Regelwerk die höchsten Leistungen in Bezug auf Biegezug- und Druckfestigkeiten, Verbundverhalten, E-Moduli usw. definiert. Zusätzlich werden in dieser Richtlinie weitere Anforderungen an die Produkte gestellt wie zuvor beschrieben. [1] Daraus ergeben sich dann immer wieder die Fragestellung, wie mit Untergründen umgegangen werden kann, welche von ihrer Bauphysik wesentlich schlechtere Bedingungen mitbringen und somit für die leistungsfähigen Mörtel keine geeignete Basis darstellen. Die erfolgreiche 364 7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 Betoninstandsetzung auf Bestandsbetonen mit geringen physikalischen Leistungsdaten Instandsetzung kann nur mit der auf die Bestandsubstanz abgestimmten Materialien erfolgreich und dauerhaft durchgeführt werden. 3. DAfStb-Richtlinie Instandhaltung von Betonbauteilen (Instandhaltungs-Richtlinie-Entwurf) Im Gelbdruck der neu geplanten Instandhaltungsrichtlinie wurden erstmals Anforderungen, Druckfestigkeit, Haftvermögen, sowie Elastizitätsmodul, an Instandsetzungsprodukte für Bestandsbetone (Untergründe) mit niedrigen physikalischen Leistungsdaten definiert. In diesem Fall wurde, um die Vergleichbarkeit mit anderen deutschen Regelwerken zu gewährleisten, für fünf sogenannte Altbetonklassen (A1 bis A5) die Anforderungen an die entsprechenden Produkte definiert (siehe Abb. 1). [2] Anmerkung: Aufgrund des EUGH-Urteils wurde die Einführung dieses Regelwerks in Deutschland untersagt. Abb. 1: Auszug Anforderungen IH-RL Abb.2 Auszug Anforderungen ZTV-W LB 219 4. Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen - Wasserbau (ZTV-W) für Schutz und Instandsetzung der Betonbauteile von Wasserbauwerken (Leistungsbereich 219) In der ZTV-W LB 219 waren zunächst für vier Altbetonklassen Anforderungen an die Instandsetzungsprodukte definiert, wobei in diesem Regelwerk nur die Druckfestigkeiten und die Abreißfestigkeiten und nicht der statische E-Modul definiert ist. In der überarbeiteten Fassung der Ausgabe von 2017 wurde dieses Regelwerk um eine weitere Klasse ergänzt und somit sind auch in diesem Fall Anforderungen in fünf Klassen gestellt. Eine Gegenüberstellung kann Abb. 2 entnommen werden. [3] 7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 365 Betoninstandsetzung auf Bestandsbetonen mit geringen physikalischen Leistungsdaten 5. DIN EN 1504-3 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken Im europäischen Regelwerk DIN EN 1504-3 werden keine Altbetonklassen definiert, sondern in erster Linie Anforderungen an die Gebrauchstauglichkeit für statisch und nicht statisch relevante Instandsetzungsprodukte gestellt. Diese Norm beschränkt sich in diesem Fall auf vier Klassen (siehe Abb. 3). Im speziellen sind dies die Gebrauchstauglichkeitsklassen R1 und R2 für den nicht statisch relevanten Einsatz, sowie die Klassen R3 und R4 für die statisch relevante Gebrauchstauglichkeit. [4] Abb. 3 Auszug DIN EN 1504-3 6. Praxisbeispiele Instandsetzung Decken von 8 Laubengängen in einer Wohnanlage, 7 Etagen, Hamburg Zum Einsatz kam ein R2-Mörtel nach DIN EN 1504-3, der von den Planern, nach Beurteilung des Untergrundes und der sich daraus ergebenden Anforderungen an den Sanierungsmörtel, ausgewählt wurde. Der R2-Mörtel kam im Besonderen, auf Grund der Anforderungen an das sehr niedrige statische E-Modul zum Einsatz. Das Produkt wurde im Nassspritzverfahren mit einer Einbaustärke von 30 mm pro Arbeitsgang appliziert. In Abstimmung mit den verantwortlichen Bauleitern, den Herstellern der Maschinentechnik und der Sika Deutschland GmbH, als Produkthersteller, wurde der Mörtel in diesem Fall in einem Durchlaufmischverfahren angerührt und im Anschluss mit der Schneckenpumpe gefördert. Instandsetzung Tunnel Berlin, Wände Decken Zum Einsatz bei diesem Bauwerk kam nach der sach- und fachgerechten Bauzustandsanalyse ein Mörtel mit der Gebrauchstauglichkeitsklasse R3-Mörtel nach DIN EN 1504-3, auch hier gab es wieder explizit die Vorgabe an das niedrig statische E-Modul, sowie die Anforderung an die relativ hohe Auftragsstärke. Die Applikation wurde ebenfalls im Nassspritzverfahren durchgeführt. Bei dieser Maßnahme mussten auf 1200 m² mit einer Auftragsstärke von 100 mm gearbeitet werden. Als Misch- und Fördertechnologie wurden ein Zwangsmischer (Chargenmischer), sowie eine Schneckenpumpe zur Förderung verwendet. 7. Zusammenfassung Um in Zukunft den Anforderungen in der Instandsetzung von Betonbauwerken, unter jeder Voraussetzung gerecht werden zu können, gestalten sich die Regelwerke immer umfangreicher. Die Schnittmengen der einzelnen Regelwerke, die Anforderungen an Bauwerke im Besonderen an die Bestandsbetone stellen, sind relativ groß und somit nahezu vergleichbar. Der Entwicklungsaufwand wird auf Grund der Regelwerksveränderungen für die Produkthersteller um ein Vielfaches höher als es in der Vergangenheit war. Der Prüfaufwand der Produkte und Produktsysteme nimmt stark zu und wird schlussendlich immer komplexer. Dadurch steigt für den Hersteller natürlich der Kostenaufwand von der Neuwicklung bis zum konfektionierten Instandsetzungsprodukt. Nach wie vor müssen Instandsetzungsprodukte prinzipiell immer mehreren Regelwerken entsprechen, wobei die ermittelten Leistungsdaten der Instandsetzungsprodukte von akkreditierten Prüfanstalten immer bestätigt werden müssen, um sie erfolgreich am Markt platzieren zu können. 366 7. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Juli 2021 Betoninstandsetzung auf Bestandsbetonen mit geringen physikalischen Leistungsdaten Die Herausforderungen an die Produkthersteller solcher leistungsstarker Betoninstandsetzungsprodukte werden nicht weniger. Die Anforderungsprofile bleiben auch in der Zukunft für diese Bauprodukte auf einem eher steigenden, sehr hohem Niveau. Literatur [1] DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Instandsetzungs-Richtlinie), Ausgabe Oktober 2001 [2] DAfStb-Richtlinie Instandhaltung von Betonbauteilen (Instandhaltungsrichtlinie-Entwurf), Ausgabe 2018 [3] Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen - Wasserbau (ZTV-W) für Schutz und Instandsetzung der Bauteile von Wasserbauwerken (Leistungsbereich 219), Ausgabe Juni 2017 [4] DIN EN 1505-3: 2006-03 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken