8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 393 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke Regelwerke und technische Möglichkeiten Prof. Dr.-Ing. Rolf P. Gieler Ingenieur- und Sachverständigenbüro, Fulda Zuammenfassung Immer mehr Bauwerke aus Stahlbeton werden unter Denkmalschutz gestellt. Im Rahmen von Maßnahmen zur denkmalgerechten Instandsetzung sind insbesondere bei standsicherheitsrelevanten Maßnahmen die bauaufsichtlich eingeführten Regelwerke zu beachten. Dass dies kein Hindernis einer im Sinne des Denkmalschutzes angemessenen Instandsetzung sein muss, soll gezeigt werden. 1. Einführung Bereits mit Beginn des Eisenbzw. Stahlbetonbaus entstanden beeindruckende Bauwerke in dieser neuen Bauweise, dessen enormes Potential Architekten und Ingenieure des frühen 20. Jahrhunderts [1] sehr früh erkannten. Der im Vergleich zu traditionellen Methoden noch junge und inzwischen seit mehr als 100 Jahren praktizierte Stahlbetonbau erlebte vor allem während der 2. Hälfte des letzten Jahrhunderts insbesondere mit wissenschaftlichen und technischen Fortschritten im Bereich der Werkstoffe, der Bauverfahren sowie der Berechnungs- und Bemessungsmethoden der Tragwerke einhergehend eine rasante Entwicklung [2]. Abb. 1 veranschaulicht die Fortschreibung von Normen, die den Erkenntnisgewinn repräsentieren. Bereits seit einiger Zeit finden oft aufgrund der besonderen Architektur (siehe z.-B. Abb. 2 bis Abb. 7) viel diskutierte und manchmal auch ungeliebte Bauwerke aus Stahl- und Spannbeton eine höhere Beachtung als zuvor. Daher werden vermehrt aus Stahl- oder Spannbeton hergestellte Bauten aufgrund ihrer Besonderheiten, z. B. des Alters, der Ingenieurleistung, der (bau)historischen Bedeutung oder einer Kombination dieser Merkmale, zum Denkmal erklärt [4], [5], [6], [7], [8], [9], [10]. Das Erhalten dieser denkmalgeschützten Bauwerke stellt sich für alle Beteiligte meist als anspruchsvolle Aufgabe dar, weil aufgrund baurechtlicher Regelungen die geltenden Regelwerke zu beachten sind. Die entsprechenden ingenieurtechnischen Lösungen genügen jedoch oft nicht den denkmalpflegerischen Anforderungen [11]. Abb. 1: Entwicklung der deutschen Stahl- und Spannbetonnormen von 1900 bis heute. (Grafik: nach Litzner [3], modifiziert und ergänzt) 394 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke Abb. 2: Markthalle, Stuttgart, Arch. Martin Elsaesser, erbaut 1911-1914. Abb. 3: Unité d’Habitation (Wohneinheit) erbaut 1956-1958 nach Plänen von Le Corbusier. Abb. 4: Kongresshalle, Berlin, erbaut 1956 - 1957, Architekt: Hugh Stubbins, heute Haus der Kulturen der Welt. Abb. 5: Havanna, Habana del Este - Reparto Camilo Cienfuegos (Kuba), erbaut 1959 bis 1961 als experimentelle Wohnanlage, bedeutendstes Beispiel der frühen revolutionären Periode, ideales Wohnungsbaumodell, seit 1996 nationales Denkmal. Abb. 6: Casa de Juan F. Lamas, Atabey Playa im Reparto Biltmore (Havanna), 1959, Arch. Humberto Alonso Abb. 7: Neubrandenburg, Neustrelitzer Straße, Denkmal eines Plattenbau-Wohnkomplexes. Im Folgenden werden wesentliche Grundsätze bei der Betoninstandsetzung von Bauwerken nach den geltenden Regelwerken genannt und technische Möglichkeiten für Denkmale dargestellt. Die dargestellten Beispiele können nicht generell auf jedes Bauwerk übertragen werden. Im Einzelfall jeweils zu berücksichtigende individuelle Randbedingungen erfordern entsprechend geplante, an das Objekt angepasste Lösungen. 2. Regelwerke Mit der Musterbauordnung (MBO) [12] fordert der Gesetzgeber, „dass die öffentliche Sicherheit und Ordnung, insbesondere Leben, Gesundheit oder die natürlichen Lebensgrundlagen, nicht gefährdet werden“, woraus die Pflicht des Eigentümers folgt, Bauwerke instand zu halten. Zu beachten sind die von der obersten Bauaufsichtsbehörde durch öffentliche Bekanntmachung als Technische Baubestimmungen eingeführten technischen Regeln, die in den Verwaltungsvorschriften Technische Baubestimmungen (VV-TB) der Bundesländer (vgl. Muster-VV-TB [13]) gelistet sind und allgemeinen Anforderungen an bauliche Anlagen und die Verwendung von Bauprodukten beschreiben. Nachfolgend wird ein Überblick über die wesentlichen Regelwerke im Bereich Betoninstandhaltung gegeben, wobei diese grundsätzlich auch für denkmalgeschützte Betonbauwerke gelten. 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 395 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke 2.1 Instandsetzungs-Richtlinie des DAfStb 1 und Technische Regel Instandhaltung des DIBt 2 Planung, Durchführung und Überwachung von Schutz- und Instandsetzungsmaßnahmen für Bauwerke und Bauteile aus Beton und Stahlbeton regeln die DAfStb-Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ (Instandsetzungsrichtlinie) [14], im Folgenden DAfStb- RL SIB genannt, und die vom DIBt herausgegebene Technische Regel Instandhaltung von Betonbauwerken [15], (kurz: TR-Instandhaltung). Die TR-Instandhaltung ist kein eigenständiges Regelwerk, sondern führt Änderungen zu den Teilen 1 und 2 der DAfStb-RL SIB ein. Damit wird das Ziel angestrebt, sachkundigen Planern, ausführenden Unternehmen sowie der Bauaufsicht fest umrissene Planungsgrundlagen und eine nachhaltige Planungssicherheit zu bieten und Bereiche in der Betoninstandhaltung, die zuvor nicht eindeutig definiert waren, zu konkretisieren, insbesondere bezüglich der Auswahl geeigneter Bauprodukte anhand der jeweiligen Bauwerksanforderungen. Anwendungsbereich und Umfang der Planung wurden erweitert, so dass nicht nahezu ausschließlich die Maßnahme Instandsetzung, sondern die bereits in Normen für den Neubau geforderte Instandhaltung mit den weiteren Grundmaßnahmen Wartung, Inspektion und Verbesserung während der gesamtem Nutzungsdauer des Bauwerks betrachtet werden. Absicht der Verfasser der TR- Instandhaltung ist, erkannte Unstimmigkeiten zu europäischen Regelungen, insbesondere hinsichtlich der BauPVO und der harmonisierten Bauproduktnormen, anzupassen, vgl. hierzu die vom DIBt veröffentlichte „Prioritätenliste“ [16]. Im Teil 1 der TR- Instandhaltung [17] zur Planung der Instandhaltung von Betonbauwerken werden die Vorgaben zur Bauwerksuntersuchung und zum Umfang der Planung durch einen sachkundigen Planer definiert. Bei der Planung sind der vorliegende aktuelle Zustand (IST- Zustand) des Objektes sowie der mit dem Eigentümer/ Auftraggeber abgestimmte SOLL-Zustand zu beachten. Zudem verlangt das geänderte Regelwerk, dass die vorhandene Restnutzungsdauer prognostiziert und bezüglich der geplanten Restnutzungsdauer bewertet wird. Die bereits in der DIN EN 1504 Teil 9 [18] definierten Prinzipien und Verfahren für den Schutz und die Instandsetzung des Betons und der Bewehrung wurden grundsätzlich - so weit umsetzbar bzw. zielführend - übernommen. Instandsetzungsziele sind als sogenannte Prinzipien zu definieren und geeignete Verfahren, mit denen sie umgesetzt werden können, festzulegen. Die bei den jeweiligen Verfahren einzusetzenden Bauprodukte sind unter Berücksichtigung der Anforderungen an Bauwerke auszuwählen und deren Eignung ist nachzuweisen. Hierfür sind die Leistungsanforderungen nach Teil 2 der TR-Instandhaltung [19] zu bestimmen, die Produkte und Systeme für die erfüllen müssen, um die Standsicherheit, Dauerhaftigkeit und Gebrauchstauglichkeit und weite- 1 Deutscher Ausschuss für Stahlbeton 2 Deutsches Institut für Bautechnik re Grundanforderungen von Betonbauteilen zu erhalten oder wiederherzustellen. Prüfverfahren für die Werkstoffe und Werkstoffsysteme, früher im Teil 4 der DAfStb-RL SIB [20] definiert, sind mit Einführung der TR-Instandhaltung im Teil 2 des Regelwerks [19] für Oberflächenschutzsysteme, Rissfüllstoffe und Betonersatzsysteme festgelegt. Die TR-Instandhaltung in Verbindung mit der Richtlinie des DAfStb gilt für Instandhaltungsmaßnahmen an Bauwerken und Bauteilen, die aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton nach Normen DIN EN 1992-1-1 [21], DIN EN 206 [22], DIN-EN-13670 [23] und der Normenreihe DIN 1045 [24] [25] sowie deren Vorläufern hergestellt wurden. Gegenüber der Instandsetzungs-Richtlinie, Ausgabe 2001, wurden in der TR-Instandhaltung [17] im Einzelnen folgende wesentliche Änderungen vorgenommen: - in Anlehnung an DIN 31051 [26] wurden die Grundmaßnahmen der Instandhaltung (Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung, vgl. Abb. 14) eingeführt. - Der bisher verwendete Begriff „Schutzmaßnahmen“ wird den Grundmaßnahmen (siehe [26]) Instandsetzung und Verbesserung zugeordnet. - Die grundsätzliche Vorgehensweise bei der Instandhaltung wird festgelegt. - Die Aufgaben und die erforderlichen Qualifikationen des Sachkundigen Planers werden definiert. - Auf der Basis der Inspektionsergebnisse wird die vorhandene Restnutzungsdauer ermittelt. - Die Planungsgrundlagen werden konkretisiert: - Die geplante Restnutzungsdauer wird im Instandhaltungsplan festgelegt und - die Instandsetzungssysteme an die geplante Restnutzungsdauer angepasst. - Maßnahmen werden als relevant für die Standsicherheit angenommen, wenn der Planer diese nicht ausdrücklich ausschließt. - Einwirkungen aus der Umgebung und dem Betonuntergrund werden systematisch durch entsprechende Expositionsklassen berücksichtigt. - Altbetonklassen werden - wie bereits zuvor in der ZTV-W [27] - definiert. - Instandsetzungsprinzipien und -verfahren werden umfassend auf Basis der DIN EN 1504-9 [18] dargestellt. - Neue Prinzipien und Verfahren für die Instandsetzung von Schäden durch Betonkorrosion werden aufgenommen. - Das Prinzip C (von engl. „Coating“ für Beschichten) für den Schutz der Bewehrung vor Korrosion wird nicht mehr berücksichtigt. Die durch die TR-Instandhaltung geänderte Richtlinie setzt nun voraus, dass jede Instandhaltung standsicherheitsrelevant ist, wenn der Planer dieses nicht ausdrücklich ausschließt, enthält aber keine Regeln für die Nachweise der Standsicherheit. Hinweise, welche technischen 396 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke Regeln für die Nachweise der Standsicherheit relevant sein können, gibt das DBV-Merkblatt Bauen im Bestand - Leitfaden [28]. Im Teil-1, Abschnitt 4 der TR-Instandhaltung ist festgelegt, dass die Anforderungen an Schutz- und Instandsetzungsprodukte und -systeme und die zugehörigen Qualitätssicherungsverfahren durch den SKP projektspezifisch festzulegen sind. Ebenfalls müssen die Einwirkungen auf das Instandsetzungsprodukt in der Leistungsbeschreibung angegeben werden. Festlegungen zu Qualitätssicherungsmaßnahmen während der Ausführung, erfolgen dagegen im unveränderten Teil 3 der DAfStb-RL SIB [29]. Mit der TR-Instandhaltung wird aufgrund der Neustrukturierung des Bauordnungsrechtes eine neue Vorgehensweise bezüglich der Qualitätssicherung, d.-h. dem Nachweis der Verwendbarkeit und der Übereinstimmung, gegeben. Zur Qualitätssicherung der Bauprodukte und -systeme, d.-h. für Betonersatz, Rissfüllstoffe und Oberflächenschutzsysteme, gibt die TR-Instandhaltung keine textlichen Erläuterungen. Dieses erschwert die Nachvollziehbarkeit der angedachten Vorgehensweise im Hinblick auf europäische Produktnormen [30]. In den Tabellen für die Anforderungen an die Produkte im Teil-2 der TR-Instandhaltung wird für „Verfahren zur Sicherstellung der Zuverlässigkeit und Genauigkeit der erklärten Leistung“ das Qualitätssicherungsverfahren aufgeführt. Hier werden sowohl „Erstprüfung“ als auch „System B 3 “ (nach DIN 18200 [31]) für die genannten Merkmale aufgeführt. Was unter Erstprüfung gemeint ist, wird in der TR-Instandhaltung nicht definiert. Offensichtlich bedeutet dieses, dass für ein Instandsetzungsprodukt eine Prüfung einmalig durchgeführt werden soll, um das betreffende Merkmal zu ermitteln. Dieses Verfahren entspricht dem der Grundprüfung des nicht bauaufsichtlich eingeführten Teils-4 der DAfStb-RL SIB [20]. Die Erstprüfung kann als Nachweis der Verwendbarkeit verstanden werden [30]. Für Baustoffe, für die keine harmonisierten technischen Spezifikationen, wie DIN-EN-1504 Teile 2 bis 7, existieren, z.-B. Beton, Spritzbeton und Vergussbeton, ist kein Verwendbarkeitsnachweis zu führen. 2.2 Ingenieur- und Wasserbauwerke Für Bauwerke im Bereich des Bundesministeriums für Verkehr (BMV) gelten die in den Zusätzlichen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten (ZTV ING) [32] Teil 3 „Massivbau“ enthaltenen Regeln des Abschnitt 4 „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ und Abschnitt 5 „Füllen von Rissen und Hohlräumen in Betonbauteilen“. Die Inspektion von Ingenieurbauwerken im Zuge von Straßen und Wegen (z. B. Brücken) ist in DIN 1076 [33] und weiteren Regelwerken festgelegt. Für Wasserbauten gelten weitere Regelwerke, z.-B. [27]. Die für den vorgesehenen Verwendungszweck erforderlichen projektspezifischen Merkmale für Baustoffe und 3 Merkmale sind entsprechend dem AVCP-System 2+ regelmäßig während der Produktion vom Herstelle zu ermitteln und evaluieren. 4 Für Deutschland ist das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) die nach Art. 30 BauPVO für alle Produktbereiche benannte technische Bewertungsstelle. Baustoffsysteme sind vom sachkundigen Planer festzulegen und in die Leistungsbeschreibung aufzunehmen. Für diese Merkmale sind vom ausführenden Auftragnehmer ein projektspezifischer Nachweis der Verwendbarkeit und ein projektspezifischer Nachweis der Übereinstimmung zu dokumentieren und dem Auftraggeber vorzulegen. Beides zusammen gilt als Nachweis dafür, dass die geforderten Produktmerkmale eingehalten werden. a. Der Auftragnehmer muss als Nachweis der Verwendbarkeit für die zur Verwendung vorgesehenen Chargen nachweisen, dass die geforderten Produktmerkmale eingehalten werden. Die Prüfungen kann der Auftragnehmer selbst vornehmen, falls dieser über entsprechende Prüfeinrichtungen und Voraussetzungen verfügt. Sofern dieses nicht zutrifft, muss der Auftragnehmer die Prüfungen durch eine hierfür nachweislich geeignete Prüfstelle erbringen lassen. Als gleichwertige Alternative wird eine prüffähige Bescheinigung einer entsprechend Art. 30 BauPVO qualifizierten Stelle 4 ) anerkannt, wenn diese denAnforderungen der Leistungsbeschreibung vollumfänglich genügt. Nachzuweisen ist ebenfalls, dass eine werkseigene Produktionskontrolle stattgefunden hat. Andernfalls darf der Baustoff nicht verwendet werden. b. Auch der Nachweis der Übereinstimmung muss projektspezifisch durch den Auftragnehmer erfolgen. Der Auftragnehmer kann auch hierfür, sofern er über entsprechende Prüfeinrichtungen und Voraussetzungen verfügt, die Prüfung selbst durchführen oder er muss die Prüfungen zum Nachweis der Übereinstimmung durch eine hierfür nachweislich geeignete Prüfstelle erbringen lassen. Ebenfalls gilt als Nachweis der Übereinstimmung eine prüffähige Bescheinigung als gleichwertige Alternative analog Buchstabe a). Der Auftragnehmer muss dem Auftraggeber vor Einbau der Produkte die vollständige Dokumentation der projektspezifischen Prüfungen zum Nachweis der Verwendbarkeit und zum Nachweis der Übereinstimmung (diese ggf. auch während der Bauausführung) vorlegen und die Produkte vom Auftraggeber für den Einbau freigeben lassen. Aufgabe des Sachkundigen Planers ist zu prüfen, ob eine Differenzierung zwischen Art und Umfang eines Nachweises der Übereinstimmung generell und Annahmeprüfungen für die Baustelle zulässig sind. Entsprechende Regelungen sind in die Leistungsbeschreibung aufzunehmen 2.3 DIN EN 1504-Reihe Die internationale 10-teilige Normenreihe DIN EN 1504 regelt die Anforderungen an die Eigenschaften von Produkten und Systemen für den Schutz und die Instandset- 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 397 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke zung von Betontragwerken (siehe Teil-1 [34]). Zahlreiche zu dieser Normenreihe gehörige weitere mitgeltende Normen für die Prüfungen der geforderten Merkmale werden in den harmonisierten Teilen der Reihe zitiert. Die auf europäischer Ebene harmonisierten Normenteile-2-[35], 3-[36], 4-[37], 5-[38], 6-[39] und 7-[40] sind national unverändert umzusetzende Produktnormen. Die genannten 6 Teile wurden als DIN-EN in die MVV-TB 5 [13] (bisher Bauregelliste-B Teil-1) aufgenommen. Teil 9 [18] der DIN EN 1504-Reihe nennt allgemeine Planungsgrundsätze, Teil-10 [41] behandelt die Anwendung von Produkten und Systemen auf der Baustelle im Sinne einer Ausführungsregel. Die Teile 1 [34], 8 [42], 9 [18] und 10 [41] wurden nicht harmonisiert. Daher bleibt in Deutschland für Planung und Ausführung weiterhin die Instandsetzungsrichtlinie des DAfStb als Technische Baubestimmung, geändert durch die ebenfalls bauaufsichtlich eingeführte DIBt TR-Instandhaltung bauaufsichtlich eingeführt und ist entsprechend anzuwenden. Im Rahmen der Einführung der europäischen Produktnormen der Normenreihe DIN EN 1504 werden Produkte für den Schutz und die Instandsetzung von Betonbauteilen, deren Einhalten der Anforderung an definierte Leistungsmerkmale und deren Konformität nachgewiesen wird, mit einem CE-Zeichen versehen. Diese können im bauaufsichtlichen Bereich, d.-h. bei standsicherheitsrelevanter Instandsetzung, nach der Instandsetzungs-Richtlinie angewendet werden. Weitere Forderungen dürfen aufgrund eines Urteils des Europäischen Gerichtshofs an Bauprodukte nicht gestellt werden. Daher ist das Anbringen eines Ü-Zeichens bei nach harmonisierten Normen hergestellten Produkten neben dem CE-Zeichen nicht zulässig [43]. 2.4 Regelwerke verschiedener Institutionen Neben den genannten existieren weitere deutsche Regelwerke verschiedener Institutionen, z.-B. der WTA 6 , die Merkblätter herausgibt, z.-B. [44], [45]. Diese ergänzen die zuvor genannten Regelwerke in bestimmten Details 5 Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen 6 Wissenschaftlich-Technische Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung und Denkmalpflege (WTA) e.V. der einzelnen Phasen des Planungs- und Ausführungsablaufs und zählen zu den anerkannten Regeln der Technik. Bemerkenswert im Zusammenhang mit dem inzwischen mehr beachteten Lebenszyklus durch Einführung der Aspekte der Instandhaltung ist, dass bereits Ende der 1990-er Jahre ein dem heutigen Modell ähnlicher Ablauf der Instandhaltung in [45] vorgestellt wurde. Für Bauwerke, wie Trinkwasserbehälter und Anlagen für Abwasser, existieren eigene Regelwerke für die Instandhaltung, siehe z.-B. [46] und [47]. 2.5 Regelwerke der Denkmalpflege Auch die internationalen Grundsätze und Richtlinien der Denkmalpflege unterliegen einer ständigen Überarbeitung und Ergänzung, siehe Abb. 8. Folgende wesentliche Gemeinsamkeiten zwischen den zuvor genannten technischen Regelwerken und den Grundsätzen und Richtlinien der Denkmalpflege können genannt werden. - Interdisziplinäre Kooperation bei Erhaltungsmaßnahmen (Denkmalpflege/ Wissenschaft/ Technik) fordern sowohl die technischen Regelwerke als auch die Normen der Grundsätze und Richtlinien der Denkmalpflege. - Die u. a. von der Charta von Venedig [48] im Artikel 4 geforderte Pflege des Denkmals entspricht in technischen Normen der Instandhaltung (Wartung/ Inspektion) im Sinne der DIN 31051 [26]. - Sowohl denkmalpflegerische als auch technische Normen fordern den Erhalt der Substanz. - Zusätzlich zu technischen Normen ist im Denkmalschutz der Erhalt der Authentizität ein wesentliches Kriterium bei Maßnahmen. Wenn „sich die traditionellen Techniken als unzureichend erweisen, können“ nach Artikel 10 der Charta von Venedig [48] „zur Sicherung eines Denkmals alle modernen Konservierungs- und Konstruktionstechniken herangezogen werden, deren Wirksamkeit wissenschaftlich nachgewiesen und durch praktische Erfahrung erprobt ist“. 398 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke Abb. 8: Internationale Grundsätze und Richtlinien der Denkmalpflege, Entwicklung über 140 Jahre. 3. Typische Schäden Untersuchungen an zahlreichen Bauwerken aus Stahlbeton zeigen, dass trotz individueller Gegebenheiten oft typische Schäden [49] vorliegen, z.-B.: - Korrosion der Bewehrung als Folge des Carbonatisierens des Zementsteins oder infolge des Einwirkens von Chloriden, - Abplatzen der Betondeckung über korrodierenden Bewehrungsstählen (vgl. Abb. 9), - Risse aus unterschiedlichen Gründen (vgl. Abb. 10), - Gefügestörungen, z. B. durch unzureichendes Verdichten: Hohlstellen, Kiesnester, - Erodieren des Zementsteines an der Oberfläche der Bauteile durch sauren Regen (vgl. Abb. 10), - Bewuchs durch Algen, Flechten und Moose (vgl. Abb. 11). Aufgrund der eventuell langzeitigen Bewitterung der Bauteile können die aufgeführten Schäden weit fortgeschritten sein oder zu erheblichen Folgeschäden geführt haben. Diese sind im Rahmen einer gründlichen und systematischen Objektuntersuchung (Bauzustandsanalyse) zu erfassen. Die Ursachen für die genannten Schäden, auch deren Vermeidung sowie deren Instandsetzung, wurden in den letzten Jahrzehnten intensiv erforscht. Die Erkenntnisse sind in der Fachliteratur, z. B. [50], [4], [51], [49], ausführlich beschrieben. Daher wird an dieser Stelle auf eine vertiefende Darstellung verzichtet. Nachfolgend werden jedoch besonders häufig vorkommende und für alte Bauwerke typische Schadensarten und Merkmale erwähnt. Abb. 9: Korrodierende Bewehrung an der Grafenwerther Brücke in Bad Honnef über den Altarm des Rheins, Arch. Ottomar Stein, 1911 - 1912 errichtet. 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 399 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke Abb. 10: Risse im Glockenturm einer Kirche und Erosion des Zementsteines durch sauren Regen an den Betonoberflächen. Abb. 11: Bewuchs (Moose) an einer häufig befeuchten Bauteiloberfläche an der Wallfahrtskirche Maria, Königin des Friedens in Neviges (erbaut in den Jahren 1963 bis 1968 von G. Böhm). Abb. 12: Ca. 100 Jahre alter Unterzug aus Stahlbeton in einem Kauf haus in Frankfurt mit freiliegender Bewehrung. Abb. 13: Untersuchung des 1961/ 1962 erbauten und Anfang der neunziger Jahre des letzten Jahrhunderts instand gesetzten kreisrunden, freistehenden ca. 40 m hohen Glockenturmes der Kath. Kirche Heilig Geist aus Stahlbeton in Hanau. An Bauwerken im Bestand sind zwischenzeitlich vorgenommene Reparaturmaßnahmen nicht ungewöhnlich. Da zur Zeit der vor 1970 vorgenommenen Maßnahmen Instandsetzungssysteme im Sinne von [14], [17], [19] und [18] nicht bekannt waren, wurden z.-B. Vorsatzschalen im Verbund zum vorhandenen Beton aus Ortbeton [7], in Spritzbetontechnik [5], [6], [52] oder auch vorgehängte, hinterlüftete Waschbetonplatten [7] als Schutz der geschädigten Bauteile eingesetzt. An diesen instand gesetzten Stellen können sich im Laufe der Zeit ebenfalls unterschiedlich stark ausgeprägte Schäden (s. o.) eingestellt haben [5], [6], [7], [52], [53]. Im Sinne der unter Abschnitt 2 genannten Regelwerke instand gesetzte Bauwerke weisen 20 bis 30 Jahre nach der Instandsetzung in 400 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke vielen Fällen eine vergleichsweise lange Dauerhaftigkeit der durchgeführten Maßnahmen auf. 4. Planung der Instandhaltung 4.1 Maßnahmen der Instandhaltung Der Lebenszyklus eines Bauwerks ist bereits bei aktuellen Bauwerken für den Neubau im Fokus der Planung siehe hierzu z.-B. EC-2 [21] für die Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken. Dabei werden Maßnahmen zum Erhalt der Gebrauchstauglichkeit und der Standsicherheit in der geplanten Nutzungsphase als Voraussetzung für die getroffenen Annahmen der Regelwerke angesehen. Maßnahmen der Instandhaltung werden in DIN 31051 [26] beschrieben. Danach zählen zu den Grundmaßnahmen Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung, siehe Abb. 14. Instandhaltung ist also ein Überbegriff zu verschiedenen Maßnahmen im Lebenszyklus eines Bauwerks. Die genannten Definitionen wurden in der TR-Instandhaltung [17] übernommen. Abb. 14: Grundmaßnahmen der Instandhaltung nach DIN 31051 [26] zugehörige Maßnahmen, Durchführende, Frequenz und Grund für die Maßnahmen. Nach der zurzeit (Ende 2020) in 16 Bundesländern bauaufsichtlich eingeführten und durch die TR-Instandhaltung [17], [19] geänderte Richtlinie [14] ist bei standsicherheitsrelevanten Maßnahmen zwingend vorgeschrieben, die Instandsetzung vor Beginn der Ausführung zu planen. Schäden und deren Ursachen sind vom sachkundigen Planer zu ermitteln und schriftlich anzugeben. Stahlbetonbauwerke instand zu setzen, ist bei Maßnahmen zum Erhalten der Gebrauchsfähigkeit und Standsicherheit eine Ingenieuraufgabe. Dabei ist so zu planen und auszuführen, dass die verlangten Gebrauchseigenschaften dauerhaft erreicht werden. Dieses Vorgehen wird in der TR-Instandhaltung visualisiert, siehe auch Abb. 14. Gegenüber der bisherigen Richtlinie präzisiert die TR-Instandhaltung die Angaben zur Planung. Die TR-Instandhaltung [17] / DAfStb-RL SIB [14] fordern bei der Planung nach dem folgenden Schema vorzugehen: - Ermitteln des Ist-Zustands, - Beurteilen der Standsicherheit, - Angeben der Ursachen von Mängeln und Schäden, - Einstufen der Einwirkungen aus der Umgebung und dem Untergrund, - Einstufung der Altbetonklasse, - Festlegen des Mindest-Soll-Zustands, - Prognose der vorhandenen Restnutzungsdauer, - Festlegen der geplanten Restnutzungsdauer, - Vergleich des Ist-Zustands mit dem Mindest-Soll-Zustand, - Erstellen eines Instandhaltungskonzepts, - wenn keine Schäden am Bauteil vorliegen: - Planen der Wartungs- und Inspektionsmaßnahmen - wenn Schäden am Bauteil vorliegen: - Planen der Instandsetzung ggf. mit Verbesserung, - Festlegen der Instandsetzungsprinzipien und Verfahren, - Auswählen der Baustoffe, - Festlegen der erforderlichen Leistungsmerkmale, - Planen der Wartungs- und Inspektionsmaßnahmen. Die Planung muss durch einen sachkundigen Planer erfolgen. Das prinzipielle Vorgehen in der Planungsphase wird nachfolgend näher erläutert. 4.2 Objektuntersuchung Voraussetzung zum Planen nachhaltiger Instandhaltungs- und Instandsetzungsmaßnahmen sind die möglichst umfassende Kenntnis des Zustands eines Objektes und der Ursachen für Schäden. Daher müssen in jedem Fall gründ- 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 401 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke liche Untersuchungen am Objekt erfolgen. Untersuchungen sind üblicherweise in visuelle und technologische Prüfungen zu unterteilen. Ziel der Untersuchungen ist, die Schäden zu erfassen und aus der Analyse der gewonnenen Daten die Ursachen dafür zu erkennen. Beispiele für Untersuchungsmethoden sind in der TR-Instandhaltung, Teil-1, Tabelle-1 aufgeführt. Ausführliche Hinweise zur Diagnose gibt auch das WTA-Merkblatt [44]. Zerstörungsfreie Prüfverfahren werden in [54] zusammengestellt. Hilfreich sind vor allem auch vorhandene Planunterlagen und Daten über zwischenzeitlich durchgeführte Änderungen, z.-B. der Nutzung, sowie über vorausgegangene Instandsetzungsmaßnahmen. Auch können die historischen Regelwerke [55] wichtige Informationen zu früheren Bauweisen und Materialien geben. In zahlreichen Fällen fehlen diese Unterlagen zum Bauwerk, die Aufschluss über die Art der Werkstoffe und deren Verarbeitung ermöglichen. Daher besitzen diesbezügliche Untersuchungen neben der Analyse des Zustands besondere Bedeutung. Außer Erhebungen zur Tiefe der Karbonatisierung, zur Betondeckung der Bewehrung und zur Festigkeit der oberflächennahen Betonzone ist z. B. auch die Art des verwendeten Zementes festzustellen. Die heute eingesetzten mineralischen Betoninstandsetzungswerkstoffe werden überwiegend mit Portlandzementen hergestellt. In Einzelfällen können diese mit den am Objekt verwendeten Zementen (z. B. Sulfathüttenzementen [56]) nicht verträglich sein, so dass ungewünschte Reaktionen, wie Salzkristallisation durch Ettringit, eintreten können. In solchen Fällen sind Mörtel für Betonersatz mit sulfatbeständigen Bindemitteln einzusetzen [51]. Bei früheren Maßnahmen durch Vorsatzschalen, mit Spritzbetonschichten oder vorgehängten, hinterlüfteten Waschbetonplatten (vgl. Abschnitt 3) ist zu prüfen, ob der Verbund oder die Befestigung der Vorsatzschalen zum bzw. am Untergrund gegeben ist und ob diese Schalen erhalten werden können. Die Objektuntersuchung sollte auch die bauphysikalischen Gegebenheiten, wie u.-a. Wärmedämmung, Wasserbeaufschlagung der Bauteiloberflächen (Beanspruchung durch Schlagregen), fehlende Abdichtungen, umfassen. Zu empfehlen ist, die Befunde zu kartieren [57] - wie bei anderen denkmalgeschützten Objekten auch - und somit möglichst detailliert zu dokumentieren. Bei erheblichen Schäden oder bei geänderter Nutzung ist die Standsicherheit der tragenden Konstruktion oder einzelner Bauteile zu überprüfen. Eine Gefährdung der Standsicherheit liegt demnach nicht nur bei einem entsprechenden Schaden vor, sondern auch dann, wenn ein Schaden mit großer Wahrscheinlichkeit künftig zu erwarten ist. Als standsicherheitsrelevant im Sinne der TR Instandhaltung werden alle Maßnahmen eingestuft, die erforderlich sind, um die Standsicherheit während der planmäßigen Nutzungsdauer wiederherzustellen oder zu 7 Mit Ausnahme der (zum Druckzeitpunkt) 3 Bundesländer, in denen die MVV-TB 2020/ 1 oder folgende bisher nicht umgesetzt wurde. erhalten. Die Beurteilung muss durch den sachkundigen Planer erfolgen. Dieses ist entscheidend für die Konzeptionierung und Umsetzung der Maßnahmen. Bei vorliegender Standsicherheitsrelevanz der Maßnahme, muss die bauaufsichtlich eingeführte Richtlinie des DAfStb [14] in Verbindung mit der TR-Instandhaltung [17]/ [19] gemäß den Bauordnungen der Länder 7 (vgl. Musterbauordnung [58] und MVV-TB [13]) zwingend beachtet werden. Eine Ausnahme von den in den Technischen Baubestimmungen enthaltenen Planungs-, Bemessungs- und Ausführungsregelungen lässt § 85a der Musterbauordnung [58] zu, wenn mit einer anderen Lösung in gleichem Maße die Anforderungen erfüllt werden und in der Technischen Baubestimmung eine Abweichung nicht ausgeschlossen ist. Dieses kann bei denkmalgeschützten Bauwerken ggf. von den in [14]und [17]/ [19] vorgegebenen Verfahren abweichende Varianten ermöglich. Jedoch sind in diesem Fall Nachweise zu führen, die belegen, dass die baurechtlichen Anforderungen erfüllt werden. Sofern die Maßnahme eindeutig nicht als standsicherheitsrelevant eingestuft wird, besteht keine Notwendigkeit im baurechtlichen Sinne die in den Technischen Baubestimmungen gelisteten Regelungen zu beachten. 4.3 Konzeption der Instandsetzung Das Instandsetzungskonzept ist aus der Ermittlung des IST-Zustandes als Ergebnis der Objektuntersuchung und der Festlegung des SOLL-Zustandes sowie unter Beachtung der Prognose vorhandenen und der vom Auftraggeber vorgegebenen geplanten Restnutzungsdauer zu entwickeln. Leistungen, die im Zusammenhang mit der Betoninstandsetzung stehen und die Dauerhaftigkeit einer Betoninstandsetzung wesentlich beeinflussen, z. B. Abdichtungen, sind im Instandsetzungskonzept zu berücksichtigen. Ebenso sind besondere Belastungen (chemisch und/ oder mechanisch) zu beschreiben. Mit dem Konzept legt der sachkundige Planer fest, ob und ggf. welche Maßnahmen erforderlich sind. Hierbei sind die Grundsätze für - den Schutz und die Instandsetzung des Betons und - den Korrosionsschutz der Bewehrung zu beachten. Um die Maßnahmen zum Korrosionsschutz der Bewehrung planen zu können, sind Kenntnisse über die elektrochemischen Korrosionsvorgänge an der Oberfläche der Bewehrung und die chemischen und physikalischen Zustände bzw. Vorgänge im um-gebenden Beton erforderlich. Die Restnutzungsdauer für die Fälle Korrosion der Bewehrung durch Carbonatisation des Betons und für chloridinduzierte Korrosion der Bewehrung kann nach in [59] und [60] veröffentlichten Verfahren prognostiziert werden. Ein Beispiel für einen Glockenturm zeigt Abb. 15. 402 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke Abb. 15: Prognose der Karbonatisierung und Abschätzung der Restnutzungsdauer am Beispiel eines Glockenturms nach [59] durch Ermitteln der Abnutzungsgrenze. Die Prognose der Restnutzungsdauer sollte immer bei der Auswahl geeigneter Konzepte zum Schutz und zur Instandsetzung herangezogen werden. Diese kann z.-B. dazu dienen, die Standsicherheitsrelevanz innerhalb der geplanten bzw. beabsichtigten Restnutzungsdauer zu bewerten. In der DAfStb-RL SIB [29]/ TR Instandhaltung [17] wurden in Anlehnung an die Produktnorm DIN EN 1504-9 [18] Prinzipien zum Schutz und zur Instandsetzung bei Schäden im Beton und der Bewehrung bei Korrosion übernommen, siehe Tabelle 1. Den Prinzipien werden im Regelwerk näher beschriebene Verfahren, mit denen diese umgesetzt werden, zugeordnet. Dabei wurden Verfahren gegenüber DIN EN 1504-9 ergänzend eingeführt bzw. andere in [18] definierte Verfahren nicht übernommen. Außer dem Instandsetzungsprinzip C der Grundsatzlösung C (Beschichten der Bewehrung) der DAfStb-RL SIB in der ursprünglichen Ausgabe aus dem Jahr 2001 [14] wurden die bisherigen Instandsetzungsmethoden im Wesentlichen wieder aufgenommen, siehe Tabelle 1 für den Korrosionsschutz der Bewehrung. Falls erhöhte Chloridgehalte im Beton vorliegen oder erhöhte Chloridbelastungen zu erwarten sind, werden zusätzliche Anforderungen im Rahmen der Instandsetzungsprinzipien gestellt und spezielle Verfahren vorgegeben. Ein Instandsetzungskonzept sollte mehrere realisierbare Instandsetzungsvarianten enthalten, die der Sachkundigen Planer dem Auftraggeber im Detail erläutert. Folgen für die Instandhaltung (Kosten, Aufwand u. a. für Inspektion und Wartung sowie ggf. weitere Instandsetzungen innerhalb der beabsichtigten Restnutzungsdauer des Bauwerks) sollten dabei detailliert benannt werden. Somit ist das Instandsetzungskonzept die wichtigste Entscheidungsgrundlage für den Auftraggeber (Eigentümer/ Betreiber). Falls keine Instandsetzungsmaßnahmen erforderlich sind, sind dennoch, sofern nicht bereits erfolgt, auf Basis eines Instandhaltungskonzeptes die Maßnahmen für Wartung und Inspektionen in der vom Auftraggeber präferierten Variante detailliert zu planen. 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 403 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke 4.4 Instandsetzungsplan Auf Basis des Instandsetzungskonzeptes ist ein Instandsetzungsplan aufzustellen. Dieser muss die Grundsätze der Instandsetzung des Betons und der Bewehrung, die Anforderungen an die Ausführung und ggf. Aspekte des Brandschutzes berücksichtigen. Ausschließlich der sachkundige Planer legt fest, ob die geplante Maßnahme erforderlich ist, um die Standsicherheit zu erhalten, und welche Maßnahmen zu treffen sind, um die Ausführung zu überwachen. Dieses ist zwingend in die Ausschreibungsunterlagen aufzunehmen. In jeder Phase, auch während der Ausführung der Betoninstandsetzungsarbeiten, muss festgelegt sein, wer die Fragen der Standsicherheit verantwortlich beurteilt und wer die dazu erforderlichen Maßnahmen plant und ausführt. Nur in Verbindung mit dieser Festlegung dürfen die im Anwendungsbereich der DAfStb-RL SIB [29]/ TR Instandhaltung [17] ausgeführten Arbeiten, auch wenn sie die Standsicherheit nicht direkt betreffen, ausgeführt werden. Denkmalpflegerische Anforderungen sind in Zusammenarbeit mit der zuständigen Behörde zu berücksichtigen, wobei u.-a. folgende Einzelheiten vorab zu klären sind: - Muss das visuelle Erscheinungsbild der Sichtbetonbauteile (Farbe, Relief, Struktur der Oberfläche) erhalten bleiben? - Dürfen/ Sollen ausgebesserte Schadstellen erkennbar sein? - Sind zwischenzeitlich aufgebrachte Schichten (vgl. Abb. 12)/ Vorsatzschalen aus früheren Reparaturen zu erhalten oder zu entfernen? - Wie ist der notwendige Ersatz von Bauteilen vorzunehmen (Fertigteil, Ortbeton)? Tabelle 1: Prinzipien und Verfahren bei Schäden im Beton und zum Schutz oder zur Instandsetzung von Bewehrungskorrosion nach [17]. Prinzip Verfahren Schäden im Beton 1 Schutz gegen das Eindringen von Stoffen 1.1 1.3 1.4 1.5 Hydrophobierung Beschichtung Örtliche Abdeckung von Rissen (Bandagen) Füllen von Rissen oder Hohlräumen 2 Regulierung des Wasserhaushaltes des Betons 2.1 2.3 2.6 Hydrophobierung Beschichtung Füllen von Rissen oder Hohlräumen 3 Reprofilierung oder Querschnittsergänzung 3.1 3.2 3.3 3.4 Kleinflächiger Handauftrag Betonieren oder Vergießen Spritzauftrag Auswechseln von Bauteilen 4 Verstärkung des Betontragwerks 4.3 4.4 4.5 Verstärkung durch geklebte Bewehrung Querschnittsergänzung durch Mörtel oder Beton Füllen von Rissen oder Hohlräumen 5 Erhöhung des physikalischen Widerstandes 5.1 5.3 Beschichtung Mörtel- oder Betonauftrag 6 Erhöhung des Chemikalienwiderstandes 6.1 6.3 Beschichtung Mörtel- oder Betonauftrag. Korrosion der Bewehrung 7 Erhalt oder Wiederherstellung der Passivität 7.1 7.2 7.4 7.6 7.7 7.8 Erhöhung der Betondeckung mit zusätzlichem Mörtel oder Beton Ersatz von schadstoffhaltigem oder carbonatisiertem Beton Realkalisierung von carbonatisiertem Beton durch Diffusion Füllen von Rissen oder Hohlräumen Beschichtung Lokale Abdeckung von Rissen (Bandagen) 8 Erhöhung des elektrischen Widerstandes 8.1 8.3 Hydrophobierung Beschichtung 10 Kathodischer Schutz 10.1 Anlegen eines elektrischen Potenzials 404 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke Zu prüfen ist im Rahmen der Planung, ob eventuell Modifikationen von eingeführten Instandsetzungssystemen technisch möglich bzw. denkmalpflegerisch sinnvoll sind, um den genannten Anforderungen gerecht zu werden. Insbesondere sind die denkmalpflegerischen Grundsätze des Substanzerhalts und der Reversibilität der Maßnahme zu beachten. Hier sei als Beispiel der Einsatz einer lasierenden Deckbeschichtung [4] genannt, die üblicherweise nicht zum Spektrum der marktüblichen Betoninstandsetzungssysteme zählt und für die daher eventuell keine Eignungsnachweise im Sinne von der DAfStb- RL SIB [29]/ TR Instandhaltung [17] existieren. Daher sind auch bei Sonderanfertigung vom Hersteller die vom Sachkundigen Planer geforderten Eigenschaften der einzusetzenden Produkte nachzuweisen. Flankierende Maßnahmen, wie Einbringen von Fugen, Wärmedämmung, abdichtende Maßnahmen, verbesserte Wasserführung, müssen, falls erforderlich, ebenfalls planerisch berücksichtigt werden. Der Instandsetzungsplan dient als Grundlage für das Leistungsverzeichnis. Die Ausschreibung sollte deutlich auf die vorliegenden Baustoffe und vorhandenen Schäden eingehen sowie auf die Besonderheiten bei der Instandsetzung eines Denkmals hinweisen. Die geforderten Leistungsmerkmale der Baustoffe müssen deutlich aus den Leistungsbeschreibungen hervorgehen. Zudem dienen diese auch dazu, den Anbietern Vorgaben für die ggf. erforderlichen Nachweise zur Verwendung und zur Übereinstimmung zu geben. Hinweise zur Ausschreibung der Arbeiten und zum Leistungsverzeichnis geben auch das WTA-Merkblatt [61] und DIN-18349 [62]. 4.5 Instandhaltungskonzept und Instandhaltungsplan Der sachkundige Planer muss für die gewählte Ausführung einen Instandhaltungsplan erstellen, der planmäßige Inspektionen und Angaben zur Wartungs- und Instandhaltungsmaßnahmen enthält. Da hierzu in [10] keine weiteren Einzelheiten aufgeführt werden, sind wertvolle Hinweise [45] und [63] zu entnehmen. Gemäß DAfStb-RL SIB [29]/ TR Instandhaltung [17] ist Aufgabe des sachkundigen Planers, ein Instandhaltungskonzept mit gegebenenfalls mehreren Varianten unter Berücksichtigung der Aspekte Wartung/ Inspektion und Instandsetzung (inklusive Verbesserung) zu erstellen. Ziel ist dabei, eine für das jeweilige Objekt technisch und wirtschaftlich begründete Lösung zu finden. Vor- und Nachteile der einzelnen Varianten sind gegenüberzustellen und dem Auftraggeber (Bauherr/ Eigentümer/ Betreiber) zu erläutern. Dieses ist bei denkmalgeschützten Bauwerken von besonderer Bedeutung, wenn ggf. nicht geregelte Verfahren und Sonderlösungen für die Instandsetzung gefunden werden. Basierend auf der vom Auftraggeber gewählten Variante des Instandhaltungskonzeptes ist ebenfalls durch den sachkundigen Planer ein Instandhaltungsplan zu erstellen, der die Komponenten Wartung, Inspektion und ggf. Instandsetzung umfasst (vgl. Abb. 16). Umfang und Häufigkeit von Inspektionen und Wartungsmaßnahmen sowie Verfahrensweisen und Verantwortlichkeiten sind darin festzulegen. Insbesondere bei denkmalgeschützten Stahlbetonbauteilen können moderne Methoden des Monitorings [64] sinnvoll sein. Ggf. sind auch zukünftige Instandsetzungsmaßnahmen zu berücksichtigen. Die Details des Instandhaltungsplans sollten in einem Bauwerksbuch (siehe [65]) dokumentiert werden. Abb. 16: Grundsätzliche Vorgehensweise bei der Planung und Ausführung von Instandhaltungsmaßnahmen nach [17]. 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 405 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke 5. Werkstoffe und Verfahren Heute steht eine breite Palette von geprüften Betoninstandsetzungssystemen mit aufeinander abgestimmten Einzelkomponenten zur Verfügung, die bei ordnungsgemäßer Verwendung einen langjährigen Schutz vor weiteren Schäden bieten. Wie bei anderen Stahlbeton-Bauwerken auch, sollten die eingesetzten Werkstoffe aus einem für den Einsatzzweck geprüften System eines Herstellers bestehen. Bei denkmalgeschützten Bauwerken sind modifizierte Auf bauten jedoch denkbar und bereits mit Erfolg praktiziert worden [7], [4], [53]. Wesentlich ist, dass durch das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten der Korrosionsschutz der Bewehrung erzielt und fortschreitendes Carbonatisieren des Betons verhindert wird. Auf neue Regelungen für die einzusetzenden Werkstoffe, wie z. B. Kennzeichnung mit dem CE-Zeichen, wird an dieser Stelle lediglich verwiesen. Schutz und Instandsetzung von Betonbauteile erfolgt heute meist gemäß den nachfolgend genannten Arbeitsschritten, die die Regelungen der DAfStb-RL SIB [29]/ TR Instandhaltung [17] berücksichtigen. Oftmals sind flankierende Maßnahmen (Grundmaßnahme der Instandhaltung: Verbesserung) erforderlich, wie zum Beispiel: - Auftretende Risse mit einer Rissbreite über 200 µm mit einem geeigneten Füllstoff zu verfüllen, - Dachabdichtungen zu ergänzen, - Wasserführungen (Dachrinnen, Fallrohre) einzubauen, - Handläufen, Befestigungskonstruktionen vor Korrosion zu schützen. Neue Entwicklungen von Werkstoffen für die Instandsetzung von historischen Bauwerken werden in [66] vorgestellt. Betrachtet werden - Polymermodifizierter selbstverdichtender Beton (engl.: Polymer-modified Self-Compacting Concrete - PSCC), der als besonders fließfähiger Werkstoff zum Ausfüllen enger Schalungszwischenräume und zum Abbilden filigraner Oberflächenstrukturen durch Verwenden von entsprechenden Schalungen oder Matrizen geeignet ist; - Polymermodifizierter SHZ-Beton (engl.: Polymer-modified SuperSulphated Cement Concrete - PSSCC), der die Instandsetzung von Bauwerken aus Sulfathüttenzementbeton, meist bei Industriebzw. Wasserbauwerken in Deutschland, die oft zwischen 1920 und 1970 erbaut wurden, ermöglicht, da Werkstoffe auf Basis von Portlandzement hierfür nicht geeignet sind; - Stampfbeton; - Textilbeton. 6. Durchführung und Überwachung der Maßnahmen Alle Bauwerke - insbesondere unter Denkmalschutz stehende aus Stahlbeton sind behutsam zu behandeln. Daher müssen die am Projekt Beteiligten Maßnahmen zur Qualitätssicherung organisatorisch und im Sinne der geltenden Regelwerke, planen und umsetzen. Sinnvoll ist, einen entsprechenden Maßnahmenkatalog (Überwachungsplan) aufzustellen, der alle erforderlichen Festlegungen zur Durchführung und zu Prüfungen enthält. Häufig ist aufgrund der aus unterschiedlichen Ursachen resultierenden Schäden und der erforderlichen aufwendigen Vorgehensweise die Durchführung als besonders schwierig einzustufen. Daher sollten ausschließlich nachweislich erfahrene, fachlich qualifizierte Unternehmen mit der Instandsetzung eines Stahlbetondenkmals betraut werden. Oft gehören diese Arbeiten jedoch nicht zum Leistungsumfang von im Bereich der Denkmalpflege tätigen Unternehmen. Ein hoher und über den durch die Regelungen der DAfStb-RL SIB [29]/ TR Instandhaltung [17] geforderten Umfang hinausgehender Dokumentationsaufwand ist bei denkmalgeschützten Objekten in der Regel erforderlich. Zu empfehlen ist zudem, dass die instandgesetzten Bauwerke regelmäßig inspiziert und gewartet werden. 7. Ausgeführte Beispiel Bezüglich des visuellen Erscheinens der instand gesetzten Betonoberfläche sind unterschiedliche Varianten denkbar und bereits ausgeführt worden. In jedem Fall müssen alle Maßnahmen, die das spätere Erscheinungsbild der Oberfläche beeinflussen, vorab mit der Denkmalpflege abgestimmt werden. Wenn die Sichtbetonstruktur und auch die Spuren langjähriger Bewitterung sichtbar erhalten bleiben sollen, können Mörtel nicht großflächig aufgebracht und keine deckenden Beschichtungen appliziert werden. In einem solchen Fall kann folgender Auf bau die notwendige Schutzwirkung erreichen [4]: - Mörtel für Ausbruchstellen werden in Größtkorn und Farbe dem umgebenden Beton angepasst [4], [53] und ggf. nach dem Einbringen in die Ausbruchstelle durch behutsames Strahlen mit Strahlmittel angeraut, um die Oberfläche dem bewitterten angrenzenden Beton anzupassen. - Als Carbonatisierungsbremse wirkt eine in mehreren Arbeitsgängen aufgebrachte lasierende, der Farbe des Betons angeglichene Deckbeschichtung mit eventuell rissüberbrückenden Eigenschaften. Egalisieren der Oberflächen mit Feinmörteln entfällt hierbei. Diese Variante stellt hohe Ansprüche an den Verarbeiter. Der Aufwand des gezielt dem Untergrund angepassten Applizierens der Lasurbeschichtung erfordert über das Übliche hinausgehendes handwerkliches Können. Ist an Reparaturstellen das zerstörte Schalbrettrelief wiederherzustellen (Abb. 17), kann ein Relief mit strukturierten Kunststoffbrettern in den frischen Mörtel eingedrückt werden. Falls eine vollflächige Spachtelung notwendig ist, die die ehemalige Brettschalungsstruktur egalisiert, so kann das frühere Aussehen der Bauteile durch Einbringen von Rillen oder durch Eindrücken von Schablonen in den frischen Mörtel angedeutet werden. Auch dieser Arbeitsschritt erfordert hohes handwerkliches Geschick des ausführenden Personals. 406 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke Abb. 17: An reprofilierten Ausbruchstellen mit Mörtel wieder hergestellte Grate der Schalbrettstruktur an einem Wohn- und Geschäftshaus. Vor Beginn der eigentlichen Maßnahme sollte anhand von Musterflächen die beabsichtigte Oberflächenwirkung überprüft und gegebenenfalls Werkstoffe und Verarbeitungstechniken zwischen Denkmalbehörde, sachkundigem Planer, ausführendem Unternehmen und Werkstoffhersteller abgestimmt werden. 8. Zusammenfassung Wesentliche Regelwerke im Bereich der Betoninstandsetzung sowie die Maßnahmen bei regelwerkgerechter Vorgehensweise wurden vorgestellt. Auf die Besonderheit bei denkmalgeschützten Betonbauwerken wurde hingewiesen. Die Ausführungen zeigen, dass aufgrund von naturgegebenen Randbedingungen bestimmte physikalische und chemische Grundsätze bei der Instandsetzung von Betonbauwerken zu beachten sind. Bei der dargestellten Vorgehensweise einer möglichst frühzeitigen Abstimmung aller Beteiligten müssen die Forderungen der Regelwerke und die Belange der Denkmalpflege nicht zwingend im Widerspruch stehen. Literatur [1] R. Koetz, „Max Taut 1884 - 1967,“ Deutsches Architektenblatt, Bd. 29, Nr. 6, pp. 860-861, 1997. [2] J. Bonzel, „Hundert Jahre Bauen mit Beton,“ Zement-Kalk-Gips, Bd. 30, Nr. 9, pp. 439-450, 1977. [3] H.-U. Litzner, „Grundlagen der Bemessung nach Eurocode 2 - Vergleich mit DIN 1045 und DIN 4227,“ Beton-Kalender, Bd. 1, 1990. [4] H. Klopfer, „Sichtbeton-Fassaden einer Kirche (Baujahr 1930). Sanierung der Sichtbetonflächen mit Absprengungen und Rissen nach denkmalpflegerischen Anforderungen,“ in Bauschäden-Sammlung, Bd. 6, G. Zimmermann, Hrsg., Stuttgart, Fraunhofer IRB Verlag, 1986. [5] H. Weber, „Aussichtsturm Ebersberg. Instandsetzung eines Stahlbeton-Denkmals,“ Bausubstanz, Bd. 1 und 3, 1993. [6] n.n., „Betonsanierung am Kabelsteg in München,“ Bausubstanz 11, Bd. 11/ 12, pp. 28-29, 1995. [7] A. Dellert, „Verwaltungs- und Ausbildungszentrum der Deutschen Olivetti, Frankfurt am Main, 1967-1972, Egon Eiermann,“ 2007. [Online]. Available: http: / / www.archinoah.de/ studienarbeiten-details-371.html. [Zugriff am 13 12 2022]. [8] P. Sichau, „Die Weißfrauenkirche Frankfurt am Main. Denkmalgerechte Betonsanierung im historischen Kontext,“ in Denk-mal an Beton! Berichte zu Forschung und Praxis der Denkmalpflege in Deutschland, Petersberg, 2008. [9] H. S. Müller, „Instandsetzung bedeutsamer Betonbauten der Moderne in Deutschland,“ in 1. Symposium Baustoffe und Bauwerkserhaltung, Universität Karlsruhe (TH), 2004. [10] Denk-mal an Beton! Berichte zu Forschung und Praxis der Denkmalpflege in Deutschland 16, Petersberg: VDL Vereinigung der Landesdenkmalpfleger in der Bun-desrepublik Deutschland, 2008. [11] E. Hamacher, „Was die Richtlinien anrichten: die Anwendung geltender Betoninstandsetzungsrichtlinien auf Denkmale,“ Bausubstanz, 2015. [12] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), Musterbauordnung (MBO), Fassung November 2002 zuletzt geändert durch Beschluss der Bauministerkonferenz vom 27.09.2019. [13] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), „Muster-Verwaltungsvorschrift Technische Baubestimmungen Ausgabe 2021/ 1 mit Druckfehlerberichtigung vom 4. März 2022,“ [Online]. Available: https: / / www.dibt.de/ fileadmin/ dibt-website/ Dokumente/ Referat/ P5/ Technische_Bestimmungen/ MVVTB_2021-1.pdf. [Zugriff am 16 06 2022]. [14] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (Herausgeber), DAfStb-Richtlinie - Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Instandsetzungs-Richtlinie), Beuth-Verlag, 2001-10. [15] Deutsches Institut für Bautechnik (Herausgeber), Technische Regel Instandhaltung von Betonbauwerken (TR Instandhaltung), Teil 1 und Teil 2, Berlin: DIBt, 2020-05. 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 407 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke [16] Deutsches Institut für Bautechnik - DIBt (Hersg.) Prioritätenliste - Ausgewählte verwendungsspezifische Leistungsanforderungen zur Erfüllung der Bauwerksanforderungen, Stand: 25.02.2019. [17] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), Instandhaltung von Betonbauwerken (TR Instandhaltung): Teil 1 - Anwendungsbereich und Planung der Instandhaltung (Ausgabe 2020-05). [18] DIN EN 1504-9: 2008-11 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken - Teil 9: Allgemeine Grundsätze für die Anwendung von Produkten und Systeme. [19] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), Instandhaltung von Betonbauwerken (TR Instandhaltung): Teil 2 - Merkmale von Produkten oder Systemen für die Instandsetzung und Regelungen für deren Verwendung (Ausgabe 2020-05). [20] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (Herausgeber), DAfStb-Richtlinie - Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Instandsetzungs-Richtlinie) - Teil 4: Prüfverfahren, Beuth-Verlag, 2001-10. [21] DIN EN 1992-1-1: 2011-01 (Eurocode 2): Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. [22] DIN EN 206: 2021-06 Beton - Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität. [23] DIN EN 13670: 2011-03 Ausführung von Tragwerken aus Beton. [24] DIN 1045-2: 2008-08 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 2: Beton - Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität - Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1. [25] DIN 1045-3: 2012-03 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 3: Bauausführung - Anwendungsregeln zu DIN EN 13670. [26] DIN 31051: 2019-06 Grundlagen der Instandhaltung. [27] Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, Abteilung Wasserstraßen, Schifffahrt (Herausgeber), „Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen - Wasserbau (ZTV-W) für Schutz und Instandsetzung der Betonbauteile von Wasserbauwerken (Leistungsbereich 219),“ Informationszentrum Wasserbau (IZW) der Bundesanstalt für Wasserbau, 2017. [Online]. Available: https: / / izw.baw. de/ wsv/ stlk-w-ztv-w. [28] Deutscher Beton- und Bautechnikverein e.V. (DBV) (Herausgeber), DBV-Merkblatt Bauen im Bestand - Leitfaden., Fassung 2008-01. [29] Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e. V. (Herausgeber), DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (Instandsetzungs-Richtlinie): 2001-10 Teil 3: Anforderungen an die Betriebe und Überwachung der Ausführung, Beuth-Verlag, 2001. [30] D. Steuermann, Vergleichende Betrachtungen zur Technischen Regel (TR) „Instandhaltung von Betonbauwerken“, Weimar: Masterarbeit, eingereicht an der Bauhaus-Universität Weimar, Fakultät Bauingenieurwesen, 2022. [31] DIN 18200: 2021-04 Übereinstimmungsnachweis für Bauprodukte - Werkseigene Produktionskontrolle, Fremdüberwachung und Zertifizierung. [32] Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten (ZTV- ING), 2021-10. [33] DIN 1076: 1999-11 Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen - Überwachung und Prüfung. [34] DIN EN 1504-1: 2005-10 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken - Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität, Teil 1: Definitionen. [35] DIN EN 1504-2: 2005-01 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken - Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität, Teil 2: Oberflächenschutzsysteme für Beton. [36] DIN EN 1504-3: 2006-03 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken - Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität, Teil 3: Statisch und nicht statisch relevante Instandsetzung. [37] DIN EN 1504-4: 2005-02 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken - Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität. Teil 4: Kleber für Bauzwecke. [38] DIN EN 1504-5: 2013-06 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken - Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität, Teil 5: Injektion von Betonbauteilen. [39] DIN EN 1504-6: 2006-11 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken - Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität, Teil 6: Verankerung von Bewehrungsstäben. [40] DIN EN 1504-7: 2006-11 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken - Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität, Teil 7: Korrosionsschutz der Bewehrung. [41] DIN EN 1504-10: 2017-12 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken - Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität, Teil 10: Anwendung von Produkten und Systemen auf der Baustelle und Qualitätsüberwachung der Ausführung. [42] DIN EN 1504-8: 2016-08 Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken - Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität. 408 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Denkmalgerechte Instandsetzung historischer Stahlbetonbauwerke Qualitätskontrolle, Teil 8: Bewertung und Überprüfung der Leistungsbeständigkeit (AVCP). [43] H. Eggert, „Das neue Bauordnungsrecht in Bezug auf Bauprodukte und Bauarten zur Erfüllung baurechtlicher und wasserrechtlicher Anforderungen,“ 2017. [Online]. Available: https: / / www.dibt. de/ fileadmin/ dibt-website/ Dokumente/ Newsletter/ 2017_02.pdf. [Zugriff am 14 12 2022]. [44] WTA e. V. , WTA Merkblatt 5-6-99 Bauwerksdiagnose, 1999. [45] WTA e. V., WTA Merkblatt 5-7-99/ D Prüfen und Warten von Betonbauwerken, 1999-01. [46] Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. - DVGW (Herausgeber), Arbeitsblatt DVGW W 300- 3 (A) Trinkwasserbehälter; Teil 3: Instandsetzung und Verbesserung, 2014: 10. [47] Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (Herausgeber), Merkblatt DWA-M 211: 2008-04 Schutz und Instandsetzung von Betonbauwerken in kommunalen Kläranlagen. [48] ICOMOS, „Internationale Charta über die Konservierung und Restaurierung von Denkmälern und Ensembles (1964) - Charta von Venedig,“ Hefte des Deutschen Nationalkomitees X, München, pp. 45- 49, 1992. [49] R. P. Gieler und A. Dimmig-Osburg, Kunststoffe für den Bautenschutz und die Betoninstandsetzung. Der Baustoff als Werkstoff, Reihe: BauPraxis Hrsg., Bd. XVI, Birkhäuser Verlag AG, 2006, p. 480. [50] H. Klopfer, Die Carbonatisierung von Sichtbeton und ihre Bekämpfung, Bautenschutz + Bausanierung, 1978, p. 86-97. [51] J. Stark und B. Wicht, Dauerhaftigkeit von Beton, Der Baustoff als Werkstoff, Reihe BauPraxis Hrsg., Basel: Birkhäuser Verlag, 2000, p. 340. [52] T. Mielke und K. Schütz, „Instandsetzung des Wasserturms Großniedesheim,“ Bausubstanz, Bd. 11, Nr. 11/ 12, pp. 22-24, 1995. [53] J. Engel, „Erweiterte Möglichkeiten bei der denkmalgerechten Betoninstandsetzung und Betonkonservierung,“ WTA-Journal, Nr. 1, pp. 65-80, 2007. [54] H. Bastert und F. Fingerloos, „Die DBV-Merkblattreihe „Bauen im Bestand“ - Gibt es hier zweckmäßige ZfPBau-Anwendungen? ,“ 25. - 26. Februar 2016. [Online]. Available: http: / / www.bauwerksdiagnose2016.de/ Portals/ bwd2016/ BB/ vortrag%209.pdf. [Zugriff am 15 12 2022]. [55] F. Fingerloos, Hrsg., Historische technische Regelwerke für den Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonbau Bemessung und Ausführung, Berlin: Wilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, 2009, p. 1316. [56] J. Stark, „Sulfathüttenzement,“ Wiss. Zeitung d. HAB Weimar, Nr. 41, Heft 6/ 7, pp. 7-15, 1995. [57] H. Schäfer, „Computergestützte Schadenskartierung bei Betonbauwerken,“ in (Vortrag) WTA-Mitgliederversammlung Referat Beton, Fulda, 2007. [58] Deutsches Institut für Bautechnik (DIBt), „Musterbauordnung (MBO) - Fassung November 2002 zuletzt geändert durch Beschluss der Bauministerkonferenz vom 25.09.2020“. [59] S. M. v. Greve-Dierfeld, Bemessungsregeln zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit XC-exponierter Stahlbetonbauteile, DAfStb-Heft 622 Hrsg., 2016- 06. [60] A. Rahimi, Semiprobabilistisches Nachweiskonzept zur Dauerhaftigkeitsbemessung und -bewertung von Stahlbetonbauteilen unter Chlorideinwirkung, DAfStb-Heft 626, DAfStb Hrsg., Beuth-Verlag, 2017-09. [61] WTA Merkblatt 5-15-03/ D Leistungsbeschreibung. [62] DIN 18349: 2019-09 VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - Betonerhaltungsarbeiten. [63] 5-17-21/ D Schutz und Instandsetzung von Beton: Instandsetzungskonzepte. [64] W. Hill und R. Eger, „Monitoring von Betonbauwerken. Die Verantwortung der Eigentümer und Verwalter für die Erhaltung und Instandsetzung ihrer Stahlbetonbauwerke,“ Bausubstanz, pp. 33- 38, (3) 2017. [65] Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V., DBV-Merkblatt Bauwerksbuch: 2007-06 Merkblatt - Bauwerksbuch - Empfehlungen zur Sicherheit und Erhaltung von Gebäuden. [66] F. Vogt, A. Flohr, A. Gypser und A. Osburg, „Moderne Materialien für die Instandsetzung von historischen Betonbauteilen,“ Bausubstanz, Heft 6, pp. 24-31, (9) 2018. Ingenieur- und Sachverständigenbüro Prof. Dr.-Ing. Rolf P. Gieler Vogelsbergstraße 13 36041 Fulda Deutschland/ Germany E-Mail: info@gieler.net Office: +49 661 291 51-50 Mobile: +49 151 445 30 900 Web: gieler.net