12. Kolloquium Parkbauten - Februar 2026 241 Röntgen von Stahlbetonbauteilen zur Zustandsbewertung ohne Bauteilöffnung Bewertung korrosionsbedingter Querschnittsverluste an Stützenecken Dr.-Ing. Sebastian Schulze bauray GmbH, Hamburg Zusammenfassung Mit dem Einsatz von Röntgentechnik können hochauflösende Bilder aus dem Innern von Stützen, Wänden, Decken und anderen Stahl- und Spannbetonbauteilen erzeugt werden. Röntgen weist dabei gegenüber anderen Methoden der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen (Zf PBau) zwei Alleinstellungsmerkmale auf - die direkte bildgebende Darstellung aus dem Innern des Betons, ähnlich einer Schwarz-Weiß-Fotografie, und die millimetergenaue Vermessung der auf diesen Bildern identifizierbaren Einbauteile. Für die Anwendung in Tiefgaragen bietet insbesondere die Durchstrahlung von Stützen- und Wandecken die einzigartige Möglichkeit, korrosionsbedingte Querschnittsverluste ohne jede Bauteilöffnung nicht nur qualitativ zu visualisieren, sondern auch zu quantifizieren. Der Beitrag zeigt die Herangehensweise bei dieser besonderen Bauwerksprüfung. Außerdem werden Auszüge aus dem 2024 veröffentlichten DGZf P-Merkblatt „Mobile Durchstrahlungsprüfung im Bauwesen“ vorgestellt. 1. Einführung Stahlbeton in Tiefgaragen ist aufgrund von unregelmäßiger Feuchte- und Tausalzbeaufschlagung erheblichen Expositionen ausgesetzt. Sowohl chloridals auch karbonatisierungsinduzierte Korrosion finden dann bei vernachlässigten oder unsachgemäß erstellten Bauwerken oder Instandsetzungsmaßnahmen Idealbedingungen vor. Während Korrosion infolge Karbonatisierung aufgrund der Volumenzunahme der Korrosionsprodukte in der Regel zu deutlich sichtbaren Rissen und Abplatzungen der Bauteiloberfläche führt, ist das bei chloridbedingter Korrosion nicht der Fall. Querschnittsverluste an tragender Bewehrung können erhebliche Ausmaße erreichen, ohne dass dies von außen erkennbar ist. An einer Tiefgarage sind im Zuge von Instandsetzungsmaßnahmen an der Sohle vereinzelte Schäden an den Stützenfüßen aufgefallen. Stichprobenartige Bauteilöffnungen haben teils erhebliche Schädigungen insbesondere an den Stützeneckeisen offenbart, der Zustand aller weiteren Stützenecken war daher fraglich. Da aufgrund der hohen Druckauslastung der Stützenquerschnitte der tatsächliche Erhaltungszustand der Eckeisen unbedingt festgestellt werden, weitere Querschnittsschwächungen aber zu vermieden werden mussten, wurde nach einer Möglichkeit gesucht, Querschnittsverluste zerstörungsfrei, aber aussagesicher festzustellen und nach Möglichkeit auch zu quantifizieren. Dafür kam nur die Radiographie infrage. 2. Bildgebende Bauwerksdiagnostik per Radiographie Radiographie bzw. Röntgen sind aus der medizinischen Diagnostik bekannt. Das grundlegende Prinzip ist einfach und ähnelt sehr dem der klassischen Schwarz-Weiß- Fotografie, bei der ein Film belichtet wird und über Belichtungs-, d. h. Helligkeitsunterschiede ein für das menschliche Auge interpretierbares Kontrastbild entsteht, auch ohne, dass eine spektrale Unterteilung der Bildinformation in Farben erforderlich ist. Beim medizinischen Röntgen entsteht dieser Helligkeitsunterschied durch die unterschiedliche Absorption der auf den Körper einfallenden Strahlung, die insbesondere von der Dichte der „Einbauteile“ des menschlichen Körpers abhängt. So absorbieren z. B. Knochen mehr Strahlung als das umliegende Gewebe geringerer Dichte und es entsteht auf dem Detektor ein Kontrastbild mit stärker und schwächer belichteten Bereichen, auf denen die Bestandteile des durchleuchteten Körperteils sichtbar werden. Dis Anwendungsprinzip an Bauteilen ist ganz ähnlich wie bei der Lichtbildfotografie, lediglich die genutzte Energie ist beim Röntgen deutlich höher, die Strahlung „härter“ und daher in der Lage, Materie bildgebend zu durchdringen. Bei beiden Anwendungen werden elektromagnetische Wellen genutzt - aus dem Spektrum des sichtbaren Lichts bzw. aus dem mehrere Größenordnungen höhenergetischen Spektrum der Röntgenstrahlung. Wesentlicher Vorteil bei Einsatz der Röntgentechnik im Bauwesen: Die direkte Bildgebung ermöglicht dem fachkundigen Baubeteiligten einen direkten, ohne Auslegungsschwierigkeiten interpretierbaren Blick ins Bauwerksinnere. Wo beim Ultraschall- oder Radarverfahren der Auftraggeber bzw. Bauherr. auf die Interpretation durch den erfahrenen Bauwerksprüfer angewiesen ist, ist dies im Falle von Spanngliedern oder schlaffer Bewehrung an Bauwerken zumindest für eine qualitative Bewertung kaum 242 12. Kolloquium Parkbauten - Februar 2026 Röntgen von Stahlbetonbauteilen zur Zustandsbewertung ohne Bauteilöffnung erforderlich. Die Bilder sprechen für sich, ähnlich z. B. wie beim Menschen, bei dem auch der Patient selbst den Knochen(-bruch) auf dem Röntgenbild zu erkennen vermag. Der Nachteil der Röntgentechnik im Bauwesen im Vergleich mit anderen Untersuchungsmethoden liegt in dem Erfordernis der beidseitigen Zugänglichkeit und dem daraus resultierenden erhöhten Aufwand für die Herstellung der Zugänglichkeit, handelt es sich doch um eine Durchstrahlungsprüfung (Abb.-1). Abb. 1: Typisches Setup einer Durchstrahlungsprüfung, hier an einer Stütze aus der Machbarkeitsstudie (Abschnitt 2.1). Links der Detektor nahe der Bauteiloberfläche, rechts die Röntgenröhre mit Abstand zum durchstrahlten Bauteil Wird die Anordnung von Detektor, Strahler und Bauteil dokumentiert, so kann über die bekannte Geometrie des Untersuchungsauf baus die Vergrößerung und Verzerrung der auf dem Detektor abgebildeten Objekte herausgerechnet und die wahre Größe der Einbauteile (Bewehrung, Spannglieder, Verankerungen, usw.) errechnet werden (Abb.-2). Voraussetzung ist die Kenntnis der Tiefenlage des Einbauteils, die mit ergänzenden Methoden (Radar, Ferromagnetismus, Ultraschall) in der Regel ausreichend genau bestimmt werden kann. Abb. 2: Rückrechnung der wahren Größe der auf dem Detektor/ Röntgenbild abgebildeten Einbauteile (hier Stab- und Spannbewehrung) über Vergrößerung (Strahlensatz) und Verzerrung/ Einfallswinkel (Schattenwurf). 2.1 Machbarkeitsstudie zum Korrosionszustand Diese Studie wurde bereits im Zuge des 11. Kolloquium Parkbauten 2024 kurz vorgestellt. Als Studienobjekt diente eine Stützenecke mit bekannten Korrosionserscheinungen, die bereits einige Zeit vor Durchführung der Studie saniert wurde (Abb.-2). Abb. 3: Korrodierende Stützeneckbewehrung vor Sanierung Die Durchstrahlung erfolgte im Jahr 2023. nach Reprofilierung der Stütze. Abb.-3 zeigt den bauzeitlichen Bewehrungsplan mit Vertikaleisen Ø-16-mm in den Ecken sowie Bügelbewehrung Ø-8-mm, a = 19 cm mit Zulagen am Stützenfuß. Abb. 4: Bewehrungsplan der durchstrahlten Stütze mit korrodiertem Eckeisen Das Röntgenbild des Stützenfußes ist in Abb.-4 dargestellt. Aufgehende Bewehrung, teilweise mit deutlich erkennbaren Rippen, sowie die Anschlussbewehrung und Bügel sind eindeutig identifizier- und vermessbar: Die Vertikalbewehrung entspricht mit tatsächlichem Durchmesser von 16 mm den Bestandsplänen, die Bügelbeweh- 12. Kolloquium Parkbauten - Februar 2026 243 Röntgen von Stahlbetonbauteilen zur Zustandsbewertung ohne Bauteilöffnung rung nicht. Vorhanden sind Bügel Ø-6-mm (bereits ohne Einmessung ist erkennbar, dass der Bügeldurchmesser kleiner ist als der halbe Durchmesser der aufgehenden Eisen ist), erkennbar als Doppelbügel, deren Gesamtquerschnitt damit etwa dem eines Einzelbügels Ø-8-mm entspricht. Allerdings sind hier ggf. eher die planmäßig mit Abstand von 5- cm vorhandenen Zulagen (vgl. Abb. 9) zusammengerutscht als dass planmäßig Ø-8-mm durch 2Ø-6-mm ersetzt worden wären. Abb. 5: Röntgenbild des Stützenfußes mit vergrößertem Ausschnitt. Erkennbar sind Stützenbewehrung (schwarze Pfeile), Anschlussbewehrung (graue Pfeiler) Bügel und Röntgenmarker (Bildbezeichnungen, Röntgenmaßband, Bildgüteprüfkörper) Diese Zusatzinformationen zum Istzustand sind hier eher „Beifang“ zum eigentlichen Untersuchungsziel: Der Identifizierbarkeit geringfügiger korrosionsbedingter Querschnittsschwächungen. Hier ist die Markierung in Abb.-4 zu beachten, die das schadhafte Eckeisen aus Abb.-2 zeigt. Der Bereich ist in Abb.-5 vergrößert dargestellt und der Aufnahme eines Eckeisens an einer augenscheinlich unbeschädigten Ecke einer anderen Stütze gegenübergestellt. Im grün markierten Bereich weisen die im Profil abgebildeten Rippen keine Auffälligkeiten auf, erst im orange markierten Bereich - an der die aus Abb.-2 bekannten Abrostungen vorhanden sind - werden die Rippen deutlich flacher und sind nahe dem Fußpunkt annähernd vollständig abgerostet. Abb.6: Vergrößerung des Röntgenbildes des geringfügig abgerosteten Eckeisens und Gegenüberstellung mit einem Röntgenbild eines augenscheinlich schadfreien Eisen an einer anderen Stützenecke Im Vergleich dazu ist entlang des Referenzeisens rechts keine Auffälligkeit an den Rippen vorhanden, die Profilierung ist über die gesamte Höhe gleichmäßig ausgeprägt. 2.2 Praxisbeispiel zur Bewertung der Korrosion an Stützeneckeisen Die Studie zeigte, dass es mittels Radiographie möglich ist, den Korrosionszustand von Eckbewehrung an Stützen und folglich auch sonstigen exponierten, schadensträchtigen Bauteilecken (Wandköpfe, Unterzüge) systematisch und ohne Bauteilöffnung festzustellen. Letzteres kann besonders bei hochbelasteten/ rechnerisch überlasteten und/ oder bereits erheblich geschädigten Stützen alternativlos sein. 244 12. Kolloquium Parkbauten - Februar 2026 Röntgen von Stahlbetonbauteilen zur Zustandsbewertung ohne Bauteilöffnung Im Anschluss an die Studie wurden an einem geeigneten Praxisobjekt, einer Tiefgarage mit rechnerisch ausgelasteten und schadhaften Stützenfüßen, umfangreiche Untersuchungen an annähernd 50 Stützen durchgeführt. Auslöser für die Röntgenuntersuchungen war zufällig im Zuge der Instandsetzung der Sohle festgestellte, fortgeschrittene Korrosion an mehreren Stützen. An den Bauteiloberflächen dieser und weiterer Stützen waren teilweise kleinere Risse und geringfügige Korrosionsspuren sichtbar, das Gros war unauffällig. Die Stützen haben Abmessungen von 40 cm x 80 cm und sind damit für eine Durchstrahlung über die gesamte Breite zu massiv. Daher wurden die Stützen über Eck durchstrahlt, im Winkel von 45 ° auf Bauteiloberflächen und Detektor (Abb.-6), um hochauflösende Röntgenbilder der Eckeisen zu ermöglichen. Untersucht wurden alle zugänglichen und nicht bereits per Bauteilöffnung freigelegten Ecken. Während drei Nachtschichten der tagsüber genutzten Tiefgarage wurden insgesamt 183 Stützenecken geröntgt. Die Röntgenbilder wurden zunächst qualitativ bewertet, um einen Überblick über den Erhaltungszustand aller Stützen zu ermöglichen (Abb.-7). Abb. 7: Setup für das Röntgen der Ecken von Stützenfüßen Der Großteil aller Stützen zeigte keine Auffälligkeiten, alle vier Ecken waren unauffällig. Dies zeigt sich im Röntgenbild über eine eindeutige Identifizierbarkeit der Rippen der Stützenlängsbewehrung, im Profil und teils auch in Durchstrahlungsrichtung vor/ hinter dem Vertikaleisen selbst, sowie an den vollständig erhaltenen Bügeln und Bindedrähten (Abb.-8). Abb. 8: Qualitative Darstellung des Erhaltungszustands der Stützenecken im Grundriss (Ausschnitt) als Ampeldarstellung 12. Kolloquium Parkbauten - Februar 2026 245 Röntgen von Stahlbetonbauteilen zur Zustandsbewertung ohne Bauteilöffnung Abb. 9: Exemplarische „Grün“ bewertete Röntgenbilder von Stützenecken Die schadhaften Stützenecken hingegen zeigen alle erdenklichen Korrosionszustände. Augenscheinlich ist dies auch auf unterschiedliche Korrosionsursachen zurückzuführen - vorzuliegen scheint sowohl chloridals auch karbonatisierungsinduzierte Korrosion, ggf. teilweise in Kombination. Flächige karbonatisierungs-induzierte Korrosion geht einher mit Volumenzunahme des Eisens bei Umwandlung in die Korrosionsprodukte, was zu Rissen, Ablösungen und Ausbrüchen im Beton führt. In den hier dargestellten Röntgenbildern ist das insbesondere in Abb.-10-links der Fall (vom Bügel ausgehende Sprengrisse sowie flächige Ablösung des Betons von der Bewehrung bei relativ geringen Querschnittsverlusten). Viele Bilder deuten hingegen eher auf chloridinduzierte Korrosion mit den dafür typischen unterschiedlichsten Ausprägungen hin, von geringfügigen (Abb.-9-links) über mäßigen (Abb.-9-rechts) bis erheblichen Korrosionsnarben (Abb.-10-rechts), und zwar ohne nennenswerte Volumenzunahme. Dementsprechend sind auch keine Risse oder Ablösungen zwischen Beton und Stahl auf den Röntgenbildern sichtbar. Abb. 10: Exemplarische „Gelb“ bis „Orange“ bewertete Röntgenbilder von Stützenecken Wie oben dargelegt ist anhand der Röntgenbilder die Rückrechnung des wahren Stabdurchmessers und damit auch der wahren Querschnittsverluste möglich (Abb.-11). Bei Einstrahlung der Stützenenecke unter 45 ° macht der Schattenwurf mit Faktor 1,41 (= 2 0,5 ) den überwiegenden Teil der Vergrößerung aus, die Abstandsverhältnisse verursachen beim aktuellen Setup eine Vergrößerung von etwa 20 % (Faktor 1,2). Insgesamt liegt die Vergrößerung damit bei etwa 70 %, die mit Durchmesser 23,89-mm auf den Detektor projizierte Bewehrung hat - übereinstimmend mit den Angaben in den vorhandenen Plänen - daher einen wahren Durchmesser von 14-mm. Abb. 11: Exemplarische „Rot“ bewertete Röntgenbilder von Stützenecken Relativer und absoluter Querschnittsverlust lassen sich somit leicht berechnen, wenn z. B. der Restdurchmesser wie in Bild-11 gezeigt zu 12,4 mm bestimmt wird. Der abgerostete Anteil des Stabquerschnitts kann dann durch ein Kreissegment mit Höhe 1,6 mm idealisiert werden, dessen Anteil am Gesamtquerschnitt eines Kreises von 14 mm Durchmesser bei rund 6 % liegt. 246 12. Kolloquium Parkbauten - Februar 2026 Röntgen von Stahlbetonbauteilen zur Zustandsbewertung ohne Bauteilöffnung Abb. 12: wahre Größen von Stab- und Restdurchmesser Voraussetzung für diese Vereinfachung ist die Annahme, dass die Einstrahlrichtung tangential zur Abrostungsrichtung liegt und gleichmäßig erfolgt, was bei Durchstrahlung von Stützeneckeisen unter 45 ° recht wahrscheinlich ist, vgl. auch Abb.-2 und Abb.-12. „Vor“ oder „hinter“ der durchstrahlten Bewehrung auftretende Korrosion, die also von der Bewehrung selbst (teilweise) verdeckt wird bzw. infolge dieser nur mit schwachem Kontrast sichtbar gemacht werden kann, würde die Vermessung des Querschnittsverlustes erschweren - hier sind sicher noch weitere Untersuchungen und Praxiserfahrungen erforderlich. Gleiches gilt für Schwindrisse oder Verdichtungsmängel, welche die Orientierung von Korrosionsnarben beeinflussen können. Abb. 13: Fotodokumentation des Korrosionsbildes an Bauteilöffnung, angelegt nach dem Durchstrahlen einer Stützenecke (exemplarisches Foto) 3. Fazit und Ausblick Die gezeigten Beispiele zeigen das Potential der Radiographie in der Untersuchung Stahl- und Spannbeton. Die Berechnung von korrosionsbedingten Querschnittsverlusten stellt dabei nur eine von vielen Anwendungsmöglichkeiten dar, so ist z. B. auch die Ermittlung des Gesamtbewehrungsgehalts und dessen Lage im Bauteil möglich, sofern das Bauteil über die gesamte Breite durchstrahlbar ist. Mit mobilen Röntgenröhren ist dies aktuell bis etwa 30 cm Gesamtstärke möglich. Aktuell (Stand Ende 2025) können mit mobilen Hochenergieanlagen auch Bauteile bis etwa 40 cm, unter optimalen Randbedingungen bis etwa 50 cm Gesamtstärke bildgebend durchleuchtet werden. Somit kommt ein Einsatz auch an massiveren Bauteilen infrage, wenn auch bei zunehmender Bauteildicke die Messgenauigkeit abnimmt. Künftig sind bei weiterer Optimierung von Detektor- und Strahlertechnik auch größere Durchdringungstiefen oder höherauflösende Bilder denkbar.