Skript Instandsetzung 2017 PDF

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Mineralische Stoffe und Bauwerkserhaltung...

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Instandsetzung von Bauteilen Vorlesung Prof. Dr.-Ing. Frank Schmidt-Döhl Institut für Baustoffe, Bauphysik und Bauchemie der TU Hamburg-Harburg Eißendorfer Straße 42, Gebäude ES 42 Tel.: 040-42878-3224, Fax.: 040-42878-2905 email: [email protected]

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Inhaltsverzeichnis: 4

5

Bauwerkserhaltung ................................................................................................... 203 4.1

Allgemeines ........................................................................................................ 203

4.2

Regeln für die Bauwerkserhaltung ..................................................................... 203

4.3

Erhaltungsstrategien........................................................................................... 204

4.4

Die Frage des Bestandsschutz am Beispiel des Brandschutzes ........................ 205

4.4.1

Allgemeines ................................................................................................. 205

4.4.2

Brandschutzanforderungen an Bauwerke im Bestand ................................. 206

4.4.3

Erarbeitung von Brandschutzkonzepten in Verbindung mit dem Bestandsschutz............................................................................................ 207

Instandsetzung und Verstärkung außer Durchfeuchtungsschäden und Ausblühungen .......................................................................................................... 208 5.1

Allgemeines ........................................................................................................ 208

5.2

Betoninstandsetzung .......................................................................................... 208

5.2.1

Literatur ........................................................................................................ 208

5.2.2

Der sachkundige Planer ............................................................................... 208

5.2.3

Schadensdiagnose ...................................................................................... 209

5.2.4

Instandsetzungsprinzipien ...........................................................................209

5.2.5

Instandsetzungskonzept .............................................................................. 212

5.2.6

Weitere Schritte bei der Instandsetzung ...................................................... 213

5.2.7

Anforderungen an das ausführende Unternehmen ...................................... 213

5.2.8

Ausführung einer „normalen“ Betoninstandsetzung ..................................... 214

5.2.8.1 Verfüllen von Rissen und innen liegenden Hohlräumen ........................... 214 5.2.8.2 Untergrundvorbehandlung ........................................................................ 214 5.2.8.3 Behandlung und ggf. Ersatz der Bewehrung ............................................ 217 5.2.8.4 Aufbringen einer Haftbrücke ..................................................................... 218 5.2.8.5 Reprofilierung ........................................................................................... 218 5.2.8.6 Abschließende Beschichtung ...................................................................218 5.2.8.7 Besonderheiten bei rückseitiger Duchfeuchtung ......................................223 5.2.8.8 Besonderheiten im Abwasserbereich ....................................................... 223

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5.2.8.9 Nachbehandlung zementgebundener System .......................................... 224 5.2.9

Instandsetzung eines großflächigen Kiesnestes .......................................... 224

5.2.10 Sanierung von Betonoberflächen im Wasserstraßenbau ............................. 224 5.2.11 Instandsetzung bei Alkalireaktion................................................................. 225 5.3 Instandsetzung und Ausbau mit Spritzbeton......................................................... 225 5.4 Wiederherstellung und Erhöhung der Tragfähigkeit (Verstärken) ......................... 228 5.5 Instandsetzung von Holzbauteilen ........................................................................ 229 5.6 Instandsetzung von Bauteilen aus metallischen Werkstoffen ............................... 229 5.7 Mauerwerksinstandsetzung .................................................................................. 230 5.8 Putzinstandsetzung............................................................................................... 230 5.9 Instandsetzung veralgter Fassaden (Vergrünung) ................................................ 231 5.10 Instandsetzung von Estrichschäden ................................................................... 231 5.11 Instandsetzung von Rohrleitungen mittels Schlauchrelining ............................... 232 5.12 Instandsetzung von Brandschäden .................................................................... 232 6

Durchfeuchtungsschäden und deren Instandsetzung .............................................. 234 6.1 Ursachen von Feuchteschäden und Diagnostik .................................................... 234 6.2 Instandsetzungsplanung bei Feuchteschäden ...................................................... 237 6.3 Instandsetzungsverfahren für Feuchteschäden .................................................... 238 6.3.1

Allgemeines ................................................................................................. 238

6.3.2

Abdichtungsstoffe – Historischer Abriss....................................................... 240

6.3.3

Nachträgliche Vertikalabdichtung................................................................. 241

6.3.3.1 Kunststoffmodifizierte Bitumendickbeschichtungen (KMB) ....................... 241 6.3.3.2 Hydraulisch abbindende bitumenfreie Dickbeschichtungen...................... 247 6.3.3.3 Bitumenbahnen ........................................................................................247 6.3.3.4 Kunststoff-Dichtungsbahnen (KDB) und Elastomer-Dichtungsbahnen ..... 249 6.3.3.5 Dichtungsschlämmen ............................................................................... 250 6.3.3.6 Injektion .................................................................................................... 254 6.3.3.7 Bauwerksabdichtung mit Ton ...................................................................258 6.3.3.8 Schutz der Abdichtung gegen Beschädigung ........................................... 259

200

6.3.3.9 Vergleichende Bewertung der Verfahren .................................................. 260 6.3.4

Einbau einer nachträglichen Horizontalsperre ............................................. 262

6.3.4.1 Schneide- und Sägeverfahren .................................................................. 263 6.3.4.2 V-Schnitt-Verfahren .................................................................................. 264 6.3.4.3 Blecheinschlag- oder Rammverfahren...................................................... 265 6.3.4.4 Maueraustauschverfahren ........................................................................ 265 6.3.4.5 Kernbohrverfahren .................................................................................... 266 6.3.4.6 Planung einer nachträglichen mechanischen Horizontalsperre ................ 266 6.3.4.7 Injektionsverfahren zur Horizontalabdichtung - Wirkungsprinzipien und Allgemeines ....................................................................................... 268 6.3.4.8 Injektionsstoffe für nachträgliche Horizontalabdichtung ............................ 270 6.3.4.9 Drucklose Injektion zur Horizontalabdichtung ........................................... 271 6.3.4.10 Horizontalabdichtung durch Druckinjektion ........................................... 274 6.3.5

Physikalische Verfahren zur Mauerwerkstrockenlegung .............................. 274

6.3.5.1 Lüftungsgräben und Lüftungskanäle ........................................................ 274 6.3.5.2 Lüftungszylinder und -röhrchen ................................................................ 275 6.3.5.3 Thermische Verfahren .............................................................................. 275 6.3.5.4 Elektroosmotische Verfahren .................................................................... 276 6.3.6

Dränungen ................................................................................................... 277

6.3.7

Verschließen wasserführender Risse .......................................................... 279

6.3.7.1 Injektion mit PUR-Harz ............................................................................. 279 6.3.7.2 Injektion mit Wasserglas ........................................................................... 279 6.3.7.3 Abdichten von undichten Rohrleitungen und Wassereinbrüchen mit Wasserglas ............................................................................................... 280 6.3.7.4 Abdichtung mit Schnellzement ................................................................. 280 6.3.8

Einsatz von Flüssig-Kunststoffen ................................................................. 280

6.3.8.1 Allgemeines .............................................................................................. 280 6.3.8.2 Spezialfall Abdichtung von Balkonen ........................................................ 280 6.3.9

Wiederherstellung der Schlagregendichtigkeit von Mauerwerk.................... 281

6.3.10 Abdichtung von Fugen ................................................................................. 282

201

7

Ausblühungen und Sanierputze ............................................................................... 284 7.1 Maßnahmen zur Beseitigung von Ausblühungen .................................................284 7.2 Einsatz von Sanierputzen ..................................................................................... 285

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4 Bauwerkserhaltung 4.1 Allgemeines Bauwerksunterhaltung oder Instandhaltung umfasst die Inspektion (Beurteilung des Zustandes), Wartung (Bewahrung des Sollzustandes) und Instandsetzung (Wiederherstellung des Sollzustandes) eines Bauwerks. Der Zustand eines Bauwerkes wird dabei vor allem durch 3 Aspekte gekennzeichnet: Tragfähigkeit, Gebrauchstauglichkeit und Aussehen. Dagegen versteht man unter Modernisierung die Erhöhung des Gebrauchswertes eines Bauwerks. Für die Bauwerksunterhaltung sind Kosten pro Jahr von ca. 1 bis 3 Prozent des Neubauwertes anzusetzen. Für deutsche Straßenbrücken betragen diese Kosten etwa 1,1 %. Das Kostenverhältnis bei der Vermeidung bzw. bei der Instandsetzung von Bauschäden beträgt etwa: Vorbeugen : Nachträglich schützen : Sanieren

1 : 10 : 100

Der jährliche Aufwand zur Beseitigung von Bauschäden in Deutschland beträgt ca. 1,5 bis 2 Milliarden Euro bei einem jährlichen Bauvolumen von ca. 250 Milliarden Euro und einem Baubestand von ca. 25 Billionen Euro. Eine systematische Bauwerksunterhaltung wird leider nur in wenigen Bereichen praktiziert, wie bei den Fernstraßen und der Deutschen Bahn. Die Bearbeitung eines Bauschadens erfolgt grundsätzlich in der Abfolge 

Untersuchung (Anamnese)



Diagnose (Zusammenführung der Untersuchungsergebnisse mit dem Wissen über Schadensprozesse, häufig rückgekoppelt mit der Untersuchung)



Therapie (Planung und Durchführung der Instandsetzung)

4.2 Regeln für die Bauwerkserhaltung DIN EN 206 in Verbindung mit DIN 1045 und DIN EN 1992-1-1 (Betonnormen). Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken sind in DIN EN 1504 genormt. Diese Norm enthält auch Teile zur Anwendung und Qualitätsüberwachung der Ausführung. Die deutsche Ausführungsregelung ist die DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen (RL SIB). Zusätzlich existieren als deutsche Restregelungen allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen.

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m Abwasserbereich sollte das DWA-Merkblatt DWA-M 211 Schutz und Instandsetzung von Betonbauwerken in kommunalen Kläranlagen Bestandteil von entsprechenden Verträgen sein. Im Bereich der Bundesanstalt für Straßenwesen (BAST) sind die Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten (ZTV-ING) und die sie ergänzenden Technischen Lieferbedingungen und Technischen Prüfvorschriften, z.B. TL BE-PCC, TL BE-SPCC sowie TL/TP-ING und das Merkblatt für die Bauüberwachung von Ingenieurbauten M-BÜ-ING regelmäßig Vertragsbestandteil. Im Bereich der Bundesanstalt für Wasserbau sind die Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen – Wasserbau (ZTV-W) regelmäßig Vertragsbestandteil. Im Bereich der Wasser- und Schifffahrtsdirektion gilt außerdem die Verwaltungsvorschrift VV-WSV 2101 Bauwerksinspektion des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, 2009 und das Merkblatt Schadensklassifizierung an Verkehrswasserbau der Bundesanstalt für Wasserbau MSV, 2010. Das Merkblatt definiert die Schadensklassen SK 1 bis SK 4 mit abnehmender Tragfähigkeit und/oder Gebrauchstauglichkeit. DIN 1076 Ingenieurbauwerke im Zuge von Straßen und Wegen – Überwachung und Prüfung DIN EN 14879: Beschichtungen und Auskleidungen aus organischen Werkstoffen zum Schutz von industriellen Anlagen gegen Korrosion durch aggressive Medien. DIN 31051 Grundlagen der Instandhaltung DIN EN 13306 Instandhaltung – Begriffe der Instandhaltung

4.3 Erhaltungsstrategien Für die Instandhaltung existieren im Wesentlichen zwei Strategien: Von Ausfallstrategie spricht man, wenn man solange nichts unternimmt bis ein Schaden eintritt. Diese Strategie ist nur vertretbar bei Bauwerken ohne Anforderungen an die Standsicherheit und ohne Anforderungen an die Nutzungssicherheit (Ausfallrisiko). Von Inspektionsstrategie spricht man, wenn das Bauwerk regelmäßig untersucht wird, wobei die Prüfintervalle von der Bedeutung und der Gefahr abhängen die von dem Bauwerk ausgeht. Es können Gegenmaßnahmen ergriffen werden bevor ein Schaden eintritt, der zum Ausfall des Bauwerks führt. Diese Strategie ist für Ingenieurbauwerke vorgeschrieben, insbesondere für solche die ermüdungsgefährdet sind. Das gleiche gilt für Bauwerke deren Beanspruchungen nicht genau zu definieren sind bzw. Bauwerke die eine beschränkte Lebensdauer haben. Die folgende Tabelle zeigt als ein Beispiel ein Vorschlag der FIP für Zeitintervalle im Rahmen einer Inspektionsstrategie auf der Grundlage von Schadensstatistiken:

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Aus: Script Bauschäden TU Braunschweig Die Inspektionsstrategie kann auch durch Lebensdauermodelle ergänzt werden.

Aus: Skript Bauschäden, TU Braunschweig

4.4 Die Frage des Bestandsschutz am Beispiel des Brandschutzes Dieses Kapitel wurde entnommen aus Wesche, J.: Was ist Bestandschutz? Bauen im Bestand, Heft 177 der Schriftenreihe des ibmb, S. 43-56, 2004, ISBN 3-89288-158-8

4.4.1 Allgemeines Bei der Bewertung von bestehenden Bauwerken im Hinblick auf die Grundsatzfragen im Bauwesen     

Standsicherheit, Brandschutz, Schallschutz, Energieeinsparung und Gesundheit

wird seitens der Bauherrn und der Planer immer wieder der Begriff „Bestandsschutz“ reklamiert, einerseits um die Bausubstanz nicht wesentlich zu verändern und andererseits um Kosten zu reduzieren, die eine Anpassung an das geltende Recht nach sich ziehen würden. Die Umsetzung dieses Begriffes in konkrete Planungen für bestehende Bauwerke erfordert vertiefte Kenntnisse über die damit verbundenen Risiken für Personen und Baukon205

struktionen sowie über sinnvolle Maßnahmen zur Beherrschung der Risiken. Sie fordert aber auch die Fähigkeit, die gesetzlichen Grundlagen ingenieurmäßig zu interpretieren, da sowohl das öffentliche Recht (z. B. Bauordnung) als auch das Zivilrecht (Grundgesetz) auf bestehende Bauwerke mit sehr „offenen“ Anforderungen eingehen. Grundsätzlich ist zunächst festzuhalten, dass mit der Errichtung eines Bauwerkes in Übereinstimmung zum geltenden Baurecht eine Bestandsgarantie erwächst, die verhindert, dass nachfolgende Rechtsänderungen zur Beseitigung eines vormals legalen Bauwerks zwingen. Ohne den auf Artikel 14 Abs. 1 Satz 1 GG beruhenden Bestandsschutz wäre ein rechtmäßig errichtetes Bauwerk schutzlos einem behördlichen Beseitigungsverlangen ausgesetzt, denn die Entwicklung des öffentlichen Baurechts ist besonders in den letzten Jahrzehnten dadurch gekennzeichnet, dass die materiellen Anforderungen an bauliche Anlagen ständig verschärft wurden.

4.4.2 Brandschutzanforderungen an Bauwerke im Bestand Grundsätzlich unterscheiden sich die brandschutztechnischen Anforderungen in bestehenden Bauwerken nicht wesentlich von den Anforderungen, die an Neubauten gestellt werden. Die bauaufsichtlichen Schutzziele entsprechend den §§ 3 und 14 der Musterbauordnung (MBO) sollen in beiden Fällen eingehalten werden. Anders als die vergangenen Musterbauordnungen geht die MBO 2002 nicht mehr im Detail auf bestehende Bauwerke ein, daher sollte bei der Bewertung bestehender Anlagen zurückgegriffen werden auf § 83 MBO (1996), in dem eingegangen wird auf rechtmäßig bestehende bauliche Anlagen. Danach kann bei denen verlangt werden, dass sie an neue Vorgaben des Gesetzes angepasst werden müssen, wenn dies im Einzelfall wegen der „Sicherheit für Leben und Gesundheit“ erforderlich ist. In diesem Paragraphen wird auch darauf hingewiesen, dass bei wesentlichen Veränderungen von baulichen Anlagen gefordert werden kann, dass nicht unmittelbar berührte Teile der Anlage mit den Vorschriften in Einklang gebracht werden sollen, wenn sie im konstruktiven Zusammenhang mit der Änderung stehen und „unzumutbare Mehrkosten“ nicht verursacht werden. Darüber hinaus sind bei Gebäuden im Bestand (insbesondere wenn sie unter Denkmalschutz stehen) Abweichungen bzw. Ausnahmen und Befreiungen von den technischen Anforderungen der Bauordnung und anderer Vorschriften möglich, wenn bestimmte Randbedingungen berücksichtigt werden (§ 67 MBO). Trotz dieser wenig präzisen Vorgaben lässt sich der Bestandsschutz an folgenden Gesichtspunkten festmachen: Grundsätzlich kann von Bestandsschutz ausgegangen werden, wenn   

das Bauwerk nach damals gültigen Vorschriften errichtet wurde, keine wesentlichen Änderungen der Substanz und der Nutzung vorgenommen wurden und keine unmittelbare Gefährdung aus dem Bauwerk abzuleiten ist. In der Rechtsprechung wird der Begriff „konkrete Gefahr“ so behandelt, dass auch zu erwarten ist, dass im konkreten Einzelfall in überschaubarer Zukunft mit einem Schadenseintritt hinreichend lange gerechnet werden muss.

Damit lässt sich auch schlussfolgern, dass Renovierungen ohne Eingriff in die Substanz an einem bestehenden Bauwerk durchgeführt werden können.

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Der Bestandsschutz verfällt, wenn  Nutzungsänderungen im Bauwerk vorgenommen werden, die eine Anpassung an das neue Risiko erforderlich machen oder  Nutzungserweiterungen, Umbaumaßnahmen oder Sanierungen geplant sind, die in die Substanz eingreifen. Auch wenn in bestehenden Bauwerken der Bestandsschutz verwirkt ist, kann im Rahmen von Brandschutzkonzepten nachgewiesen werden, dass die materiellen Anforderungen, wie sie in der Bauordnung verankert sind, dann nicht eingehalten werden müssen, wenn andere Lösungen im gleichen Maße vorgegebene Schutzziele erfüllen. Dies ist auch verankert in § 3 MBO.

4.4.3 Erarbeitung von Brandschutzkonzepten in Verbindung mit dem Bestandsschutz Wenn für Baumaßnahmen in bestehenden Bauwerken nachträgliche Baugenehmigungen ...