Dauerhaftigkeit von Beton nach dem Performance-Prinzip -Grenzzustände / erforderliche Zuverlässigkeiten –
Kontakt: Daniel Cassiani
Beton ist der am häufigsten verwendete Baustoff im Hoch- und Verkehrswegebau. Im Jahr 2018 erzielte die deutsche Transportbetonindustrie mit einer Produktion in Höhe von 52,7 Millionen Kubikmeter Transportbeton einen Umsatz von 3,84 Milliarden Euro. Der Bau- und Gebäudesektor für (9,95 Gt CO2) der globalen CO2-Emissionen verantwortlich. Um Ressourcen zu sparen und die CO2-Emission zu reduzieren, müssen Anstrengungen bei der Auswahl der Baustoffe, dem Entwurf, der Gestaltung, den Bauverfahren, den Instandhaltungsmaßnahmen und bei Lebenszyklusmanagement unternommen werden.
Um eine ausreichende Dauerhaftigkeit von Stahl- und Spannbetonbauwerken gewährleisten zu können, sind in Regelwerken bislang lediglich Konstruktionsregeln vorgeschrieben. Zur Vermeidung von Bewehrungskorrosion sind in den Normen auf Basis von grob unterteilten Expositionsklassen, z. B. Vorschriften und Grenzwerte für den Wasserzementwert, die Zementart, den Zementgehalt und die Betondeckung angegeben. Diese Art der deskriptiven Dauerhaftigkeitsbemessung ist empirisch gewachsen und wird nicht nur in Deutschland, sondern in vergleichbarer Weise weltweit bis heute praktiziert.
Ziel des Vorhabens ist es, geeignete Grenzzustände zu identifizieren, die einen ungewollten von einem gewollten Bauteilzustand hinsichtlich Dauerhaftigkeit wirtschaftlich und mit ausreichender Zuverlässigkeit abgrenzen. Dafür sollen zunächst die normativen Grenzzustände, z. B. Depassivierung der Bewehrung, den Grundzuständen gegenübergestellt werden, die zur Instandsetzung eines Bauteils geführt hat. Dazu ist mit Hilfe vieler, bereits durchgeführter und dokumentierter Instandsetzung zu ergründen, welche Instandsetzungskosten bei Instandsetzung von unterschiedlich stark strukturell geschädigten Bauwerken anfielen. Auch ist zu klären, wie die Lebensdauer eines Stahlbetonbauwerks bis zur strukturellen Schädigung, beispielsweise markiert durch korrosionsinduzierte Rissbildung, prognostiziert werden kann. Mit Hilfe von umfangreichen Daten/ Erfahrungen bereits durchgeführter Instandsetzungsprojekte soll geklärt werden, bei welchem Schadensumfang welche Instandsetzungen angeordnet und welche Kosten damit verursacht wurden. Was sind für die Betreiber großer Bauwerksbestände aus welchem Grund ungewollte Grenzzustände? Damit lassen sich Modellierung, adäquater Grenzzustand und dafür geforderte Zuverlässigkeit technisch/wirtschaftlich objektiv zusammenbringen.
Ein Ziel ist die Bewertung der Lebenszykluskosten von neuen Alternativen zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit von Stahlbeton gegen Stahlkorrosion. Diese neuen Alternativen kombinieren die Verwendung neuer Materialien (wie Zemente mit niedrigem Bindemittelgehalt) und anderer Methoden (wie die Erhöhung der Betondeckung). Mit diesen Informationen wird das Verhältnis zwischen Kosten und Dauerhaftigkeit der Elemente analysiert. Darüber hinaus umfasst die Arbeit die Konstruktion eines Multiphysikmodells zur Vorhersage der Rissbildung/Abplatzung infolge von Bewehrungskorrosion. Diese Informationen werden verwendet, um die Eignung dieser beiden Parameter als neue Grenzzustände für die Bewertung der Dauerhaftigkeit zu bewerten. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München (TUM) durchgeführt und ist Teil eines großen Verbundforschungsvorhaben, das durch den Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) koordiniert wird.
Letzte Änderung: 11. April 2022