Betoninstandsetzung unter Wasser auf senkrechten Flächen durch Mörtelauftrag ohne Schalung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses DFG Projektes konnten bei händischer Unterwasserapplikation eines Mörtels Haftzugfestigkeiten erreicht werden, die die Anforderungen der Richtlinie für Schutz und Instandsetzung von Betonbauwerken des DAfStb übertreffen. Der dabei verwendete Mörtel wurde mit schnell erstarrendem Spritzbetonzement, verzögert mit Weinsäure auf eine Verarbeitungszeit von wenigen Minuten und Natursand als Gesteinskörnung hergestellt. Es ist erkennbar, dass die nach aktuellen Regelwerken notwendigen Haftzugfestigkeiten auch bei Unterwasserapplikation erreicht werden können, auch mit einem kostengünstigen mineralischen Mörtel. Damit der Instandsetzungsmörtel vom Wasser nicht wieder von der Betonoberfläche abgelöst wird, ist ein schnell erstarrendes Bindemittel notwendig. Materialien mit normalen Erstarrungszeiten zementgebundener Baustoffe sind ungeeignet. Bei händischer Verarbeitung unter Wasser auf senkrecht stehenden Betonoberflächen können Schichten von mehreren Zentimetern Dicke appliziert werden. Die erzielbare hohe Schichtdicke ist wichtig, da Instandsetzungen von Bauwerken im Wasser in der Praxis nur durchgeführt werden, wenn die Substanz des Bauwerkes gefährdet ist. Für die Instandsetzung solcher Schäden werden in der Regel deshalb größere Schichtdicken benötigt. Herkömmliche Spritztechnik mittels Druckluft ist unter Wasser nicht anwendbar. Aber auch eine angepasste Spritztechnik mit einer rein mechanische Beschleunigung des Feststoffs auf die notwendige Geschwindigkeit erscheint unter Wasser nicht möglich, wie Versuche zeigten. Erfolgversprechend erscheint aber ein Auftragsverfahren. Ein solches Verfahren ahmt den händischen Auftrag nach. Dafür konnte im Labor bereits nachgewiesen werden, dass ausreichende Haftung zwischen Instandsetzungsmörtel und Betonuntergrund prinzipiell erreichbar ist. Eine Mechanisierung des Mörtelauftrags unter Wasser ist notwendig, da aufgrund der schlechten Sichtverhältnisse unter Wasser eine händische Verarbeitung durch Taucher nur bei sehr kleinen Flächen denkbar, die Qualität fraglich und außerdem sehr teuer ist. Das Forschungsprojekt hatte eine grundlegende wissenschaftliche Untersuchung des Problems der Betoninstandsetzung unter Wasser zum Ziel. Die Arbeiten konzentrierten sich darauf, zu untersuchen, ob das Spritzen unter Wasser gelingen kann, da dieses Applikationsverfahren bei großen Flächen am effektivsten ist. Weiterer Schwerpunkt der Arbeit war die Beantwortung der Frage, ob bei der Betoninstandsetzung unter Wasser ohne Schalung grundsätzlich ein ausreichender Verbund möglich ist. Diese Fragen konnten geklärt werden. Das Spritzen unter Wasser erscheint nicht möglich. Deswegen konzentrieren sich die jetzt geplanten Arbeiten auf die Auftragstechnik. Ein ausreichender Verbund ist erreichbar. Momentanes Ziel ist es deshalb, eine Instandsetzungsmethode auf der Basis eines Auftragsverfahrens zu entwickeln, bei der Instandsetzungsmörtel über eine Düse in Form einer kleinen Gleitschalung aufgebracht wird. Dabei müssen neue Aggregate und Materialien entwickelt werden und die günstigste Kombination aus Applikationsverfahren, Maschinentechnik (Mischer, Pumpe, Düse) und darauf abgestimmter Mörteleigenschaften ermittelt werden. Die Betoninstandsetzung unter Wasser auf senkrechten Flächen ohne Schalung und ohne Trockenlegung erfordert eine aufeinander abgestimmte Entwicklung von Applikationstechnik und eines dafür geeigneten Instandsetzungsmaterials, also ein neuartiges Instandsetzungskonzept für Betonbauwerke, das verknüpft ist mit einer Materialentwicklung im Bereich mineralischer Baustoffe. Bei der praktischen Anwendung eines solchen Verfahrens spielt außerdem das Qualitätsmanagement und die Überwachung der Instandsetzungsmaterialien und des Instandsetzungsverfahrens eine große Rolle.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Betoninstandsetzung unter Wasser auf senkrechten Flächen durch Mörtelauftrag ohne Schalung. In: Deutscher Ausschuss für Stahlbeton (Hg.): Innovationen in Beton. Forschung & Praxis treffen sich, 1. Jahrestagung mit 54. Forschungskolloquium des DAfStb, Doktorandensymposium am 7./8. November, Bochum 2013
Nguyen, L. P. A.
