Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Abplatzungen, Korrosion, Sicherheit, Bewehrung, Karbonatisierung, chloridverseuchter Beton
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Schlüsselwörter
(Englisch)
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spalling, delamination, corrosion, saftey, carbonation, chloride contaminated concrete
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Die Karbonatisierung des Betons oder die in den Beton eingedrungenen Chloride können zu Kor-rosion der Bewehrung und in einer weiteren Phase zu einem geschwächten Verbund, Korrosions-sprengrissen im Beton und mehr oder weniger grossen keilförmigen oder flächigen Abplatzungen führen. Dies kann die Dauerhaftigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Tragfähigkeit eines Betonbau-werkes beeinträchtigen. Ursache für Korrosionssprengrisse und Abplatzungen ist das Volumen der bei der Korrosion von Stahl entstehenden Korrosionsprodukte, das grösser ist als jenes vom ur-sprünglichen Metall.
Bei Zustandsbeurteilungen stellt sich daher in der Praxis immer wieder die Frage, inwieweit herun-terfallende oder heruntergefallene Abplatzungen (z.B. bei Brückenuntersichten, Wände etc.)auch ein Sicherheitsrisiko für die Dritte (Verkehrsteilnehmer, Bahn etc.) darstellen. Sehr ähnliche Frage-stellungen ergaben sich in den letzten Jahren auch im Zusammenhang mit einer unzureichenden Dauerhaftigkeit von lokalen Instandsetzungsmassnahmen („Flickstellen“). Hierzu liegen nur wenige Untersuchungen und keine Empfehlungen vor.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The carbonation of concrete or the chlorides penetrated in the concrete may lead to corrosion of the rebar and in a later phase to a reduced bond between rebar and concrete, cracks and to spalling of small to larger pieces of concrete. This can have a negative effect on the durability, ser-viceability and safety of concrete structures. The reason for cracking and spalling of concrete is the volume of the corrosion products which is larger than that of the originally uncorroded metal.
In course of condition evaluations of concrete structures (underside of bridges, walls etc.) the question of whether or not there is a risk of spalling (for third parties like car drivers, trains a.s.o.) is raised quite frequently. There are very similar questions related to insufficient durability of rehabili-tated structures (patch repair). There are only a few investigations and no recommendation on these topics.
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Projektbeschreibung
(Deutsch)
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Die TFB beschäftigt sich seit langem mit der Korrosion der Bewehrung wie auch mit Fragen der Vorhersage des weiteren Schädigungsverlaufes bei Korrosion der Bewehrung infolge Karbonatisierung des Betons und Chlorideintrag. In verschiedenen Forschungsarbeiten wurden damit zusammenhängende Fragestellungen behandelt.
Die in unserer Praxis immer wieder gestellte Frage hinsichtlich des Risikos von Abplatzungen konnten wir bisher nicht befriedigend beantworten, da hierzu keine brauchbaren Unterlagen zur Verfügung standen. In einigen Arbeiten wurde versucht, die Auswirkungen der Korrosion auf den Verbund Stahl/Beton und den für die Rissbildung erforderlichen Korrosionsabtrag an der Bewehrung zu ermitteln (z.B. fib 2000, Lundgren 2002]). Dafür wurden fast ausschliesslich Laborprüfkörper verwendet. In neuerer Zeit setzt man zur Untersuchung dieser Fragestellungen auch bruchmechanische Berechnungen und numerische Analysen ein (z.B. [Müller 2003]). Diese Untersuchungen zeigen, dass bei der Bildung von Rissen im Beton wegen der Bewehrungskorrosion verschiedene korrosions- und materialtechnische (Betonqualität, -überdeckung) und geometrische Einflüsse ein Rolle spielen. Sie sind aber für eine zuverlässige Beurteilung nicht ausreichend. In den meisten Fällen führt dies zu einer vorsichtigen Beurteilung und zu Instandsetzungsmassnahmen am Bauwerk, die vielleicht nicht nötig und damit nicht wirtschaftlich waren.
Deshalb soll in einem ersten Schritt ein Sachstandbericht erstellt werden, um die in den Projektzielen gestellten Fragen zu beantworten. Dazu soll die verfügbare Literatur gesichtet und ausgewertet werden. Um den neuesten Stand der Kenntnisse zu haben, soll weiter mit den aktiv auf diesem Gebiet forschenden Gruppen Kontakt aufgenommen werden. Zudem sollten einige Fälle, bei denen Probleme mit der Dauerhaftigkeit von instand gesetzten Bauten auftraten untersucht und die Ursache der Abplatzungen beschrieben werden.
Der Sachstandbericht sollte Empfehlungen für die Beurteilung des Risikos von Abplatzungen bei praktischen Fragestellungen, die sich im Rahmen von Zustandsuntersuchungen und Zustandsbeurteilungen von Stahlbetonbauten ergeben, enthalten. Zudem soll er Kenntnislücken und Empfehlungen für Forschungsarbeiten aufzeigen.
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Methoden
(Deutsch)
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* Sichtung und Auswertung der vorhandenen Literatur
* Kontaktnahme mit Experten (weltweit)
* Analyse von einzelnen Schadenfällen
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Spezielle Geräte und Installationen
(Deutsch)
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keine
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Stand der eigenen Forschung
(Deutsch)
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Die TFB beschäftigt sich seit langem mit der Korrosion der Bewehrung wie auch mit Fragen der Vorhersage des weiteren Schädigungsverlaufes bei Korrosion der Bewehrung infolge Karbonati-sierung des Betons und Chlorideintrag. In verschiedenen Forschungsarbeiten wurden damit zu-sammenhängende Fragestellungen behandelt.
Die in unserer Praxis immer wieder gestellte Frage hinsichtlich des Risikos von Abplatzungen konnten wir bisher nicht befriedigend beantworten, da hierzu keine brauchbaren Unterlagen zur Verfügung standen. In den meisten Fällen führte dies zu einer vorsichtigen Beurteilung und zu In-standsetzungsmassnahmen am Bauwerk, die vielleicht nicht nötig und damit nicht wirtschaftlich waren.
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Projektziele
(Deutsch)
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Es soll ein Sachstandsbericht zum Thema Betonschäden infolge Bewehrungskorrosion erstellt werden. Insbesondere sollen folgende Fragen behandelt werden:
• Wie kann an einem Bauwerk das Risiko für Abplatzungen abgeschätzt werden?
• Welche korrosionstechnischen Aspekte sind wichtig?
• Welche Besonderheiten sind bei reprofilierten Stellen zu beachten?
• Welche Möglichkeiten gibt es für eine Prognose?
• Wie kann der bisherige und zukünftige Korrosionsfortschritt abgeschätzt werden?
• Welche Risikoklassen (Bauwerk, Sachen, Personen) können unterschieden werden?
• Welche Massnahmen sind bei gegebenem Risiko möglich?
Der Sachstandbericht sollte Empfehlungen für die Beurteilung des Risikos von Abplatzungen bei praktischen Fragestellungen, die sich im Rahmen von Zustandsuntersuchungen und beurteilungen von Stahlbetonbauten ergeben, enthalten.
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Projektziele
(Englisch)
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A State of the Art-report on the damage of concrete caused by rebar corrosion should be elabo-rated. The main questions to be treated are:
• How can the risk for spalling (delamination) of concrete to be estimated for reinforced concrete structures?
• Which aspects of corrosion are important?
• Which specific aspects of repaired areas (patch repair) are to be considered?
• Which possibilities for a forecast are available?
• How can the actual and future propagation rate to be estimated?
• Which classes of risk (structure, goods and persons) can be distinguished?
• Which measures are to be taken for a given risk?
The report should contain recommendations for the assessment of the risk of spalling for practical situations which may be faced during condition surveys and evaluations of reinforced concrete structures.
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Forschungsplan
(Deutsch)
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Für die Bearbeitung des Projektes wird mit einem Jahr ab Eingang der Genehmigung des gerechnet.
Meilensteine: 1 bis Sitzungen mit der Begleitkommission (ca. Herbst und/oder Frühling / Sommer 2005).
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Abstract
(Deutsch)
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.
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Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
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Die Erkenntnisse aus dem Projekt sollen publiziert und in Vorträgen bekannt gemacht werden.
Die zu erarbeitende Empfehlungen sollen den Ingenieuren als Hilfsmittel für den Alltag dienen können.
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Berichtsnummer
(Deutsch)
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603
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Literatur
(Deutsch)
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International Federation for Structural Concrete (fib) [2002], Bond of reinforcement in concrete, State-of-art Report, August 2000.
K. Lundgren [2002], Modelling the effect of corrosion on bond in concrete, Magazine of Concrete Research, Vol. 54, No. 3, 2002, p. 165-173.
H.S. Müller, V. Mechtcherine, M. Geis und A. Hewener [2003], Numerische Analysen von Betonschäden infolge Bewehrungskorrosion, 15. Internationale Baustoff-tagung, ibausil, 24.- 27. Sept. 2003, Weimar, S. 2-1457-1467.
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