Empfehlungen zur Qualitätskontrolle von Beton mit Luftpermeabilitätsmessungen

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: AGB2007/007
• Projekttitel Englisch: Recommendations for the quality control of concrete with air permeability measurements

Schlüsselwörter (Deutsch)

Luftpermeabilität nach SIA 262/1, Qualitätskontrolle, Zerstörungsfreie Prüfungen, Dauerhaftigkeit, Stahlbeton, Zustandsuntersuchung, Überdeckungsbeton

Schlüsselwörter (Englisch)

air permeability according to SIA 262/1, quality control, non destructive testing, durability, reinforced concrete, investigation of the actual condition, cover concrete

Kurzbeschreibung (Deutsch)

In Absatz 6.4.2.2 der Norm SIA 262 ist festgehalten, dass die Dichtigkeit des Überdeckungsbetons zu überprüfen ist, um die Dauerhaftigkeit des Betonbauteils zu gewährleisten. Um dies mit der Methode der Luftpermeabilität nach SIA 262/1 zu ermöglichen, sollen die vor allem in den ASTRA-Projekten mit den zugehörigen VSS-Berichten Nr. 506, 516 (Torrent 1993/1995), Nr. 587 (Brühwiler, 2005) und Nr. 604 (Jacobs, 2006) und der RILEM-Arbeitsgruppe „Non-Destructive Evaluation Of Cover Concrete“ gewonnenen Erkenntnisse in Form einer SIA-Empfehlung zusammengefasst werden.

Mit der SIA-Empfehlung für die Luftpermeabilitätsmethode nach SIA 262/1 sollen einerseits der Planer/Bauherr klare Hinweise zur Qualitätskontrolle von Stahlbetonbauteilen erhalten, z.B. in Abhängigkeit von der Expositionsklasse gemäss SIA 262, und andererseits die Prüflabors eindeutige Angaben zur Durchführung und Auswertung der Messung bekommen.

Um die Zuverlässigkeit der Methode aufzuzeigen und Hinweise zur Genauigkeit der Methode zu erhalten, sollen im Rahmen eines Vergleichsversuchs Luftpermeabilitätsmessungen an Bauteilen durchgeführt werden.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Section 6.4.2.2 of the standard SIA 262 states that the tightness of the cover concrete should be checked to assure the durability of a structural member. To achieve this with the air permeability method according to SIA 262/1, the experience gained mainly in the ASTRA-projects and related VSS-reports Nr. 506, 516 (Torrent 1993/1995), Nr. 587 (Brühwiler, 2005) and Nr. 604 (Jacobs, 2006) as well as from the RILEM Technical Committee „Non-Destructive Evaluation Of Cover Concrete“ should be compiled in a SIA-recommendation.

With the SIA-recommendation for the air permeability method according to SIA 262/1 the engineer/owner should obtain clear information about the quality control of structural members, e.g. in relation to the exposure class. Additionally testing laboratories should obtain clear information how to perform and evaluate the measurements.

To determine the reliability and to obtain information about the accuracy of the method a round robin air on structural members for permeability measurements test will be carried.

Projektbeschreibung (Deutsch)

Im Rahmen des Projektes wird eine Empfehlung zur Durchführung und Auswertung von Luftpermeabilitätsmessungen nach SIA 262/1 an glatten (in der Regel geschalten) Betonoberflächen ausgearbeitet. Die Basis für diese Empfehlung bilden die vorliegenden Erfahrungen der Beteiligten (siehe u.a. Literatur). Vor Beginn der Luftpermeabilitätsmessungen werden die Geräte u.a. von der Firma proceq zu deren Lasten kontrolliert. An zwei Bauteilen werden zu verschiedenen Zeitpunkten Luftpermeabilitätsmessungen durchgeführt. Die ersten Messungen finden im Betonalter von ca. 28 Tagen statt und die zweiten in einem Alter von ca. 6 Monaten. Bei einem Teil der Messungen wird von allen Beteiligten an denselben Stellen gemessen, bei einem anderen Teil wird nicht an denselben Stellen sondern innerhalb einer festgelegten Prüffläche gemessen. Ein Teil der Messungen wird von den Beteiligten am gleichen Tag, ein anderer an verschiedenen Tagen (Betonalter ca. 6 Monate), verteilt über maximal wenige Wochen (z.B. mit verschiedenen Temperaturen, Betonfeuchten), erfolgen.

Um die Betonqualität der Betonbauteile möglichst genau zu kennen, soll eine Frischbetonkontrolle bei der Erstellung durchgeführt, Chargenprotokolle eingesehen und Prüfkörper zur Bestimmung der 28-Tage-Druckfestigkeit hergestellt und geprüft werden.

Um geeignete Bauteile zu finden, kontaktieren die Projektnehmer frühzeitig Personen, die bei der Ermittlung der Bauteile helfen können.

Die Durchführung, Auswertung und Beurteilung der Messungen erfolgt auf Basis des bisher vorhandenen Wissens und auf der neu zu erstellenden SIA-Empfehlung. Bereits in der Empfehlung für Luftpermeabili­täts­messungen im VSS-Bericht 604 sind Hinweise zur Messung z.B. Oberflächenrauheit, Abstand von Kanten/Durchdringungen, minimale Bauteil­tempe­ratur als auch zur Auswertung (z.B. Erkennung und Berücksichtigung bzw. Nichtberücksichtigung von Rissen), gegeben.

Sowohl die SIA-Empfehlung als auch die Ergebnisse inklusive Auswertung und Beurteilung der Messungen werden im Abschlussbericht und in einem SIA-Dokument veröffentlicht.

Im Rahmen der Arbeiten stehen der Entwickler der Methode, Dr. Roberto Torrent, und die Firma proceq, die das Gerät vertreibt, sowie Prof. Dr. E. Brühwiler, EPFL, ein erfahrenen Anwender, beratend zur Verfügung.

Erwartete Erkenntnisse/ Nutzen, Nutzniesser (Deutsch)

Zerstörungsfreie Qualitätskontrolle von Stahlbetonbauteilen für Bauherren/Planer einfache, klare Hinweise zur Anwendung, Durchführung und Auswertung der Messmethode für Prüflabors

Methoden (Deutsch)

siehe Projektbeschreibung

Spezielle Geräte und Installationen (Deutsch)

keine.

Allgemeiner Stand der Forschung (Deutsch)

In verschiedenen vorgängig durchgeführten Projekten wurde die Methode zur Messung der Luftper­meabilität entwickelt (VSS-Berichte 506, 516) und in der Praxis erfolgreich getestet (u.a. VSS-Berichte 587, 604, 611, Dissertation 2310 von G. Roelfstra, EPFL). Im VSS-Bericht 604 wurde eine Empfehlung für die Anwendung der Luftpermeabilitätsmessung ausgearbeitet. Darin sind Informationen zu den Randbedingungen (z.B. minimale Temperatur, Zeitpunkt der Messung, Lage des Messpunktes) und zur Auswertung (z.B. Erkennung und Behandlung von Ausreissern z.B. durch sehr feine Risse) der Luftpermeabilitätsmessung enthalten.

In einem Vergleichsversuch mit anderen zerstörungsarmen - und -freien Methoden von RILEM TC 189 (Torrent & Luco) schnitt die Methode unter Laborbedingungen sehr gut ab.

Projektziele (Deutsch)

• Ausarbeitung einer SIA-Empfehlung zur Bestimmung der Luftpermeabilität nach SIA 262/1
• Durchführung eines Ringversuchs an Betonbauteilen zur Bestimmung statistischer Kenngrössen für die Bestimmung der Luftpermeabilität am Bauwerk nach SIA 262/1

Projektziele (Englisch)

• elaboration of a SIA-recommendation for the determination of air permeability according to SIA 262/1
• Execution of a round robin test on structural concrete members to determine statistical parameters for the air permeability method according to SIA 262/1

Forschungsplan (Deutsch)

Monate 1 -3: Ausarbeitung des Punktes Durchführung der Messungen von der SIA-Empfehlung

Monate 1- 3: Suche von geeigneten Bauteilen

Monate 4 - 5: Erste Luftpermeabilitätsmessungen

Monate 4 - 6: Ausarbeitung der Punkte Auswertung und Beurteilung der Messungen von der SIA-Empfehlung

Monate 9 - 11: Zweite Luftpermeabilitätsmessungen

Monate 10 -12: Verfassen des Abschlussberichtes

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Publikation als SIA-Empfehlung

Berichtsnummer (Deutsch)

641

Literatur (Deutsch)

Auswahl:

Brühwiler, E., E. Denarie, Th. Wälchli, M. Maitre & D. Conciatori (2005): Dauerhafte Kunstbauten bei geringem Unterhalt - Ausgewählte Kapitel.- VSS-Bericht Nr. 587, 122 S.

Conciatori, D. & M. Maître (2002): Perméabilité à l'air du béton d'enrobage (méthode Torrent).- Rapport d'essais No. MCS 02.09-01, MCS - IS - ENAC - EPFL.

Denarie, E. (2004): Essais comparative de caractérisation de bétons d'enrobage - phase I: bétons de laboratoire.- rapport d'essais MCS 02.12.7-1, EPFL.

Denarié E., M. Maître, D. Conciatori & E. Brühwiler (2005): Air permeability measurements for the assessment of the in situ permeability of cover concrete. Proceedings, International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting (ICCRRR 2005), 21. -23. November 2005, Cape Town, South Africa.

Jacobs, F. (2006): Luftpermeabilität als Kenngrösse für die Qualität des Überdeckungsbetons von Betonbauwerken.- VSS-Bericht Nr. 604, 85 S.

Jacobs, F. & F. Hunkeler (2006): Non destructive testing of the concrete cover - evaluation of permeability test data.- in RILEM (2006) International RILEM Workshop on Performance based evaluation and indicators for concrete durability, Madrid.

Jacobs, F. (2007): Beton zerstörungsfrei untersuchen.- baublatt, Nr. 48, 30.11.2007, 20 - 22

Leemann, A., C. Hoffmann, V. Malioka & M. H. Faber (2006): Assessment of destructive test methods to determine the covercrete quality of structures.- in RILEM (2006) International RILEM Workshop on Performance based evaluation and indicators for concrete durability, Madrid.

Leemann, A., C. Hoffmann, V. Malioka & M. H. Faber (2006): Forschungsauftrag 2002/027 auf Antrag der Arbeitsgruppe für Brückenforschung, Bundesamt für Strassenbau.- VSS-Bericht Nr. 611, 68 S.

RILEM (2007): International RILEM Workshop on Performance Based Evaluation and Indicators for Concrete Durability.- Madrid, eds. Baroghel-Bouny, Andrade, Torrent, Scrivener, PRO 47, RILEM

RILEM TC 116 (1999): Recommendations: Tests for gas permeability of concrete.- Materials & Structures, 32, 174 - 179.

Romer, M. (2005a): Effect of moisture and concrete composition on the Torrent permeability measurement.- Materials and Structures, 38, 541 - 547.

Romer, M. (2005b): RILEM TC 189-NEC "Comparative test - Part I - Comparative test of penetrability methods.- Materials & Structures, 38, 895 - 906.

Romer, M. & A. Leemann (2005): Sensitivity of a non-destructive vacuum test method to characterize concrete permeability.- in: Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting (ed: Alexander), South Africa, 177 - 179.

Simon, N., J.-P. Jaccoud & M. Badoux (2001): Anwendung von Hochleistungsbeton – Der Tagbautunnel von Champ Baly.- Bundesamt für Strassenbau, Forschungsauftrag Nr. 2001/483 auf Antrag der Arbeitsgruppe für Brückenunterhaltsforschung, Bundesamt für Strassenbau, Nr. 559.

Teruzzi, T. (2007): Bestimmung des Grenzwertes der Luftpermeabilität für einen Beton der Expositionsklasse XC4.- 2. Anwendertreffen Luftpermeabilität vom 11.7.07Torrent, R. & L. Ebensperger (1993): Studie über Methoden zur Messung und Beurteilung der Kennwerte des Überdeckungsbetons auf der Baustelle.- Forschungsauftrag Nr. 89/89 auf Antrag der Arbeitsgruppe für Brückenunterhaltsforschung, Bundesamt für Strassenbau, Nr. 506

Torrent, R. & G. Frenzer (1995): Studie über Methoden zur Messung und Beurteilung der Kennwerte des Überdeckungsbetons auf der Baustelle.- Forschungsauftrag Nr. 89/89, 95/92 und 90/94 auf Antrag der Arbeitsgruppe für Brückenunterhaltsforschung, Bundesamt für Strassenbau, Nr. 516

Torrent, R. (2000): On the tracks of the durability-meter.- L'industria Italiana del Cemento, Nr. 752, März, 262-269

Torrent, R. & L. F. Luco (2007): Non-destructive evaluation of the penetrability and thickness of the concrete cover.- RILEM Report 40, Springer Verlag