Rissinjektion in Betonteilen

Stuck Nagel Berlin
Beton gehört zu einer der am häufigsten verwendeten Baustoffe. Er ist wirtschaftlich, dauerhaft einsetzbar und beliebig formbar. In den vergangenen Jahren haben jedoch Schäden an Betonbauteilen deutlich zugenommen. Witterungseinflüsse, zunehmende Schadstoffe in der Luft oder bautechnische Fehler sind die maßgeblichen Ursachen dafür. Zudem wächst heute die Zahl des instand zu setzenden Baubestandes, während vor einigen Jahren noch die Erstellung von Neubauten im Vordergrund stand. Schutz- und Instandsetzungssysteme für Betonbauten übernehmen dabei eine wichtige Funktion.

Rissinjektionssysteme übernehmen dabei das Füllen von Rissen und Hohlräumen in Stahlbeton und dichten die Bauteile ab oder stellen die Tragfähigkeit durch das kraftschlüssige Verbinden der Rissflanken wieder her.


Rissentstehung

Im Vergleich zu seiner Druckfestigkeit hat Beton nur eine sehr geringe Zugfestigkeit. Die Zugkräfte müssen von der Bewehrung übernommen werden. Damit der Bewehrungsstahl Zugkräfte aufnehmen kann, muss er zunächst gedehnt werden. Sobald die Stahldehnung die Dehnfähigkeit des Betons überschreitet, entstehen Risse. Hier ist der Statiker gefordert, der die große Rissbreite eines Einzelrisses auf mehrere feine Risse mit unterschiedlicher Rissbreite verteilt. Diese planmäßige Beschränkung der Rissbreite und die zugehörigen zulässigen Rissbreiten sind in der DIN 1045-1 (Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 1: Bemessung und Konstruktion) geregelt.

Stahlbeton trocken oder ständig nass 0,4 mm
Stahlbeton nass 0,3 mm
Stahlbeton nass und chloridbelastet 0,3 mm


Werden die zulässigen Rissbreiten eingehalten, sind die Risse im Regelfall unbedenklich.

Bereits sehr feine Risse können einen Mangel darstellen. So beträgt die zulässige Rissbreite bei Spannbeton wegen der Korrosionsanfälligkeit der Spannstähle nur 0,2 mm, bei Wasserbehältern wird die Gebrauchstauglichkeit bereits durch Risse mit mehr als 0,1 mm eingeschränkt. Deutlich darüber hinausgehende Rissbreiten können die Gebrauchstauglichkeit, die Dauerhaftigkeit oder sogar die Standsicherheit gefährden.


Rissursachen

Die Ursache für die Überschreitung der zulässigen Rissbreiten sind vielfältig und reichen von der mangelhaften Planung und Ausführung bis hin zur unvorhersehbaren Überlastung des Bauteils:
Falsche Lastannahme oder Bemessung
Unberücksichtigte Temperaturzwängungen
Fehlerhafte Rissbreitenbeschränkung
Fehlerhafte verlegte Bewehrung
Zu hoher Wasser- / Zementwert
Mangelhafte Nachbehandlung
Erdbeben / Erschütterungen
Fahrzeuganprall
Brand, Explosion

Auch wenn die Gebrauchstauglichkeit und Tragfähigkeit eines Bauteils durch breite Einzelrisse nicht immer unmittelbar uneingeschränkt ist - die Dauerhaftigkeit des Bauteils ist daher gefährdet.


Korrosionsschutz

Der Korrosionsschutz der Bewehrung spielt eine besondere Rolle: Normalerweise ist der Bewehrungsstahl durch den Beton vor Korrosion geschützt. Sobald durch Risse Wasser oder Chemikalien, z.B. Tausalz zum freiliegenden Stahl gelangen, korrodiert dieser, vergrößert dadurch das Volumen und sprengt schließlich die Betonüberdeckung ab. Zudem kann die Korrosion den Querschnitt des Bewehrungsstahls reduzieren, so dass mittelfristig auch die Standsicherheit des Bauteils gefährdet wird.

Die systematische Sanierung des gerissenen Bauteils ist deshalb unabdingbar. Eine bewährte Instandsetzungsmaßnahme ist dabei die Rissinjektion.

Bestandsaufnahme

Vor der Planung von Injektionsarbeiten gilt es, einige Rahmenbedingungen, die sogenannten Rissmerkmale zu erfassen. Die DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen enthält eine Auflistung aller zu untersuchenden Merkmale. Zunächst werden alle Risse sorgfältig erfasst und dokumentiert. Bei Rissbildung mit erheblicher Bedeutung für die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit des Bauwerkes oder des Bauteils ist auf folgende Punkte zu achten:
Rissart (Trennriss oder Oberflächenriss)
Rissverlauf
Rissbreite
Rissbreitenänderung (kurzzeitig, täglich, langzeitig)
Rissursache
Vorangegangene Maßnahmen
Zugänglichkeit
Feuchtezustand der Risse
Zustand der Rissflanken


Nach der Diagnose der Risse können fundierte Aussagen und besondere Hinweise für die Ausführung gegeben werden:

Notwendigkeit von Rissen
Abdichten von Rissen
Risiken erneuter Rissbildung


Nach der DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen unterscheidet man in der Rissinjektion folgende Anwendungsziele:

Schließen von Rissen
Abdichten von Rissen
Kraftschlüssiges Verbinden der Rissflanken
Dehnfähiges Verbinden von Rissflanken


Es ist zu beachten, dass kraftschlüssiges und dehnfähiges Verbinden von Rissflanken sich gegenseitig ausschließen.



Für die Rissinstandsetzung kommen folgende Verfahren zur Anwendung:

Tränkung
Rissfüllung ohne Druck von oberflächennahen Rissen
Injektion
Rissfüllung unter Druck



Folgende Materialien werden für Rissinjektion verwendet:

Epoxidharz (EP)
Diese Materialien sind zum kraftschlüssigen Verbinden von Rissflanken bestimmt. Sie sind in der Lage, auftretende Kräfte Verformungsfrei von einer Rissflanke zur anderen zu übertragen. Kraftschlüssiges Füllen mit EP-Harzen ist nur bei trockenen Rissen möglich.
Tränkung mit Epoxidharz (EP-T)
Injektion mit Epoxidharz (EP-I)
Polyurethanharze (PUR)
DieseFüllgüter dienen zum dehnfähigen Verbinden von Rissflanken. Sie stellen einen zuverlässigen Korrosionsschutz der Stahlbewehrung her. Mit PUR-Harzen können auch feuchte Risse sowie Risse mit anstehendem Wasserdruck dauerhaft verschlossen werden.
Injektion mit Polyurethanharz (PUR-I)
Zementleim (ZL) / Zementsuspensionen (ZS)
Diese mineralischen Injektionsmaterialien werden zum Verfüllen von trockenen und feuchten Rissen und von Hohlräumen in Betonbauteilen sowie der Vergütung von haufwerkporigen Beton angewendet.
Injektion mit Zementleim (ZL-I)


Die heute zur Verfügung stehenden Geräte und Spezialharze gestatten die Verpressung von Rissen mit einer Rissweite bis herab zu 0,1 mm. Die Injektion von Zementleimen oder -suspensionen setzt größere Rissbreiten (Zementleim 0,8 mm, Zementsuspension 0,2 mm) voraus.


Regelwerke

Für die Rissinjektion in Betonteile sind die "Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen für das Füllen von Rissen in Betonbauteilen" (ZTV-RISS) mit den entsprechenden Füllgütern (FG) wie Epoxidharze (EP), Polyurethane (PUR), Zementleime (ZL) und Zementsuspensionen (ZS), die vom Bundesministerium für Verkehr erarbeitet und herausgegeben wurden, gültig.
Die ZTVs sind für alle Instandsetzungsarbeiten an Bauwerken im Geschäftsbereich des Bundesministers für Verkehr verbindlich anzuwenden. Das heißt für Bauwerke im Straßenwesen, bei der Deutschen Bahn AG und im Zuge der Wasserstraßen mit geringfügigen Sonderregelungen nach der ZTV-W. Bei diesen Bauwerken handelt es sich in der Regel um Ingenieurbauten mit hohem Sicherheitsstandard wie Brücken, Tunnels oder Sperrwerke.
Nach diesen Vorschriften durften nur Baumaterialien verwendet werden, die entsprechende Grundprüfungen bestanden hatten und deren Qualität bei der Herstellung durch ein System aus Eigenüberwachung und Fremdüberwachung durch eine durch die “Bundesanstalt für Straßenwesen“ (BASt) anerkannte Prüfanstalt garantiert wurde. Diese Vorschriften werden ständig überarbeitet und auf den neuesten Stand der Technik gebracht.




Siehe hierzu auch Informationen zum Thema :
Balkonsanierung
Betoninstandsetzung und Oberflächenschutz
Beschichtung für Balkonböden