Die Instandsetzung von Stahlbeton im Wasserbau hat bis dato keine genügende Beachtung in der Fachliteratur gefunden. Diese Studienarbeit soll einen Beitrag leisten, allen Jungingenieuren und Interessierten einen Überblick über diesen Themenkomplex zu geben und sie für zukünftige ähnliche Arbeiten vorzubereiten.
Im Geschäftsbereich der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) werden Schutz- und Instandsetzungsmaßnahmen an Betonbauteilen von Wasserbauwerken geplant und ausgeführt. Seit der Einführung der Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen – Wasserbau für Schutz und Instandsetzung der Betonbauteile von Wasserbauwerken (ZTV - W (LB 219)) im Jahr 1997 geschieht dies erstmals mit einem wasserbauspezifischen Regelwerk.
Im Jahr 2003 wurde mit der Überarbeitung dieses Regelwerks begonnen. Zeitziel für die Feststellung der überarbeiteten Fassung war der 01.01.2005, da mit Ablauf des Jahres 2004 die Parallelgültigkeit von alter und neuer DIN 1045 zu Ende ging. Laut der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) bedarf die neue Fassung einiger Zeit bis zur Konsolidierung in der Praxis. Des Weiteren ist von einer Parallelgültigkeit auszugehen, dies gilt vor allem für Instandsetzungsmaßnahmen die bereits nach alter Fassung ausgeschrieben worden sind.
Die vorliegende Arbeit stützt sich auf die Vorgaben der ersten Fassung der ZTV – W (LB 219) von 1997, da in den örtlichen Bibliotheken sowie der Fernleihe die zweite Fassung von 2004 nicht erhältlich war. Des Weiteren ist dem Gelbdruck zu entnehmen, dass sich der grundsätzliche Aufbau nicht verändert hat.
Für die Hinweise, Informationen und Verbesserungsvorschläge zu den einzelnen Kapiteln, die mir von Kommilitonen und Fachleuten des IBMB zuteil wurden, bedanke ich mich auf diesem Wege sehr herzlich.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Regelwerke
2.1 Regelwerksituation
2.2 Aufbau und Gestaltung der ZTV - W (LB 219)
2.3 Terminologische Grundlagen
3 Grundlagen
3.1 Bauwerksunterhaltung
3.1.1 Bauwerksüberwachung
3.1.2 Instandhaltung
3.1.2.1 Wartung
3.1.2.2 Inspektion
3.1.2.3 Instandsetzung
3.1.2.3.1 Wasserbau vs. Hochbau und Ingenieurbau
3.2 Stahlbeton
4 Schadensursachen und wasserbauspezifische Beanspruchungen
4.1 Allgemeines
4.2 Schadensmechanismen
4.2.1 Frost und Frost - Tausalz Angriff
4.2.2 Rissbildung
4.2.3 Chloridangriff und Karbonatisierung
4.2.4 Erosionsverschleiß
5 Instandsetzung von Stahlbetonbauteilen im Wasserbau
5.1 Baustoffe und Baustoffsysteme
5.2 Instandsetzungsbeispiele aus der Praxis
5.2.1 Eidersperrwerk an der Nordseeküste Schleswig – Holsteins
5.2.2 Kammerwände von Schiffsschleusen
5.2.3 Gründungspfähle von Kaianlagen
6 Zusammenfassung (Folgerungen und Tendenzen)
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht die spezifischen Herausforderungen bei der Instandsetzung von Stahlbetonbauwerken im Wasserbau. Ziel ist es, eine Übersicht über die notwendigen Regelwerke, Schadensursachen und modernen Sanierungsverfahren zu geben, um die Lebensdauer dieser kritischen Infrastrukturen zu erhalten.
- Rechtliche und technische Grundlagen (ZTV - W (LB 219))
- Schadensmechanismen bei Wasserbauwerken (Frost, Erosion, Chloridangriff)
- Methoden der Bauwerksunterhaltung und -überwachung
- Praxisbeispiele für Instandsetzungsmaßnahmen (Eidersperrwerk, Schleusen)
- Vergleich zwischen Wasserbau und Hoch-/Ingenieurbau
Auszug aus dem Buch
Erosionsverschleiß
Als Erosionsverschleiß wird der fortschreitende Materialverlust aus einer Betonoberfläche, aufgrund des Kollidierens mit Wasser und Geschiebegut, beschrieben. Geschiebegut besteht aus Steinen wie Granit, Basalt, Quarzit mit verschiedener Größe und unterschiedlicher geologischer Herkunft. Der Erosionsverschleiß findet infolge der gleitenden, rollenden und stoßenden Beanspruchungskombinationen durch den Geschiebetransport statt. Die Kammerwände von Schleusen weisen nicht selten tief greifende Erosionen an den Betonrandzonen auf, wie in der folgenden Abbildung zu sehen ist.
Dieser Schadensmechanismus nutzt besonders die geringe Zugfestigkeit des Betons aus. Durch das strömende Wasser und Geschiebegut erfährt die Betonoberfläche kleine Risse. Bei andauernder Belastung lösen sich kleine Oberflächenbestandteile aus dem Zementstein. Ebenso werden ganze Zuschlagskörner herausgelöst oder verschleißen durch Abrieb. Durch diese teils erheblichen Abtragungen des Betons, werden die Bauteilquerschnitte gemindert. Ganze Bewehrungslagen verlieren ihre schützende Betondeckung. Dadurch werden sowohl die Funktionsfähigkeit als auch die Standsicherheit des Betonbauteils oder sogar des gesamten Bauwerks gefährdet.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Die Arbeit führt in die Bedeutung des Wasserbaus ein und erläutert die Notwendigkeit einer spezifischen Instandsetzung von Stahlbetonbauwerken aufgrund von Überalterung.
2 Regelwerke: Dieses Kapitel behandelt die Regelwerksituation im Wasserbau und begründet den Bedarf für das spezifische Regelwerk ZTV - W (LB 219) als Ergänzung zu DIN-Normen.
3 Grundlagen: Hier werden die Konzepte der Bauwerksunterhaltung, Überwachung sowie die Definition der Instandhaltung und Instandsetzung innerhalb der normativen Vorgaben dargelegt.
4 Schadensursachen und wasserbauspezifische Beanspruchungen: Das Kapitel analysiert physikalische, chemische und mechanische Mechanismen, die zu Schäden führen, wie etwa Frost-Tausalz-Angriff und Erosionsverschleiß.
5 Instandsetzung von Stahlbetonbauteilen im Wasserbau: Der Hauptteil beschreibt praktische Baustoffe und Instandsetzungsvarianten anhand von Fallstudien wie dem Eidersperrwerk und Schleusenanlagen.
6 Zusammenfassung (Folgerungen und Tendenzen): Das Fazit fasst die Notwendigkeit der Anpassung von Sanierungsmethoden an die wasserbauspezifischen Gegebenheiten zusammen und skizziert künftige Entwicklungen.
Schlüsselwörter
Stahlbeton, Wasserbau, Instandsetzung, ZTV-W (LB 219), Bauwerksunterhaltung, Schadensmechanismen, Erosionsverschleiß, Korrosionsschutz, Beton, Spritzbeton, Eidersperrwerk, Bauwerksüberwachung, Dauerhaftigkeit, Bewehrungskorrosion, Sanierung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Studienarbeit grundlegend?
Die Arbeit befasst sich mit der Instandsetzung von Stahlbetonkonstruktionen im Wasserbau unter Berücksichtigung spezifischer Umgebungsbedingungen und Regelwerke.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf der Regelwerksituation, den spezifischen Schadensmechanismen (z.B. Frost, Erosion) und den technischen Möglichkeiten der Betoninstandsetzung unter erschwerten Betriebsbedingungen.
Welches primäre Ziel verfolgt die Forschungsarbeit?
Ziel ist es, ein Verständnis für die Abgrenzung zum Hochbau zu schaffen und aufzuzeigen, warum im Wasserbau spezialisierte Verfahren wie Vorsatzschalen oder textile Schalungen notwendig sind.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es handelt sich um eine Literatur- und Regelwerkanalyse, ergänzt durch die Auswertung von Praxisbeispielen und technischen Berichten der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW).
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen zu Schadensursachen und die detaillierte Beschreibung praktischer Instandsetzungsmaßnahmen an realen Bauwerken wie dem Eidersperrwerk.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Untersuchung?
Wesentliche Begriffe sind Instandsetzung, ZTV-W (LB 219), Stahlbeton, Erosionsverschleiß, Wasserbau und Dauerhaftigkeit.
Warum sind dünnschichtige Instandsetzungssysteme im Wasserbau oft problematisch?
Da diese Systeme oft weniger wasserdampfdurchlässig sind als der Altbeton, kann Wasser in das Bauteil eindringen, dort verbleiben und bei Frost zu Gefügeschäden und Abplatzungen führen.
Welches Verfahren wurde bei der Schleuse Feudenheim eingesetzt?
Dort kam ein Verfahren zum Einsatz, das eine Instandsetzung unter Betrieb ermöglichte, bei dem ein schnell erhärtender Spritzbeton innerhalb enger nächtlicher Zeitfenster verbaut wurde.
- Quote paper
- Dipl.-Wirtsch.-Ing. Boban Ceranic (Author), 2006, Instandsetzung von Stahlbeton im Wasserbau, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/63586
