Structural Engineering

Garagensanierung

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Chloridschutz bei Parkhäusern und Tiefgaragen (Vortrag)

Tiefgarage/Parkhaus: Dauerhaftigkeit & Gebrauchstauglichkeit (Fachaufsatz)

Chloridkorrosion / Lochfraßkorrosion

Tiefgaragen und Parkhäuser unterscheiden sich in einem wesentlichen Punkt von allen anderen Stahlbetonbauten des gewöhnlichen Hochbaus. Sie nehmen im Winter Fahrzeuge auf, die in dieser Jahreszeit häufig mit Auftausalzen belastetes Wasser in die Gebäude einbringen. Das Wasser enthält Chlorid, das wiederrum erhebliche Korrosionsschäden an der Betonstahlbewehrung im Beton verursachen kann, auch wenn diese durch Laien "von außen" nicht sichtbar sind. Experten können diese Schäden jedoch auf Grundlage von Untersuchungen und Messungen erkennen. Das Problem der Chloridkorrosion bzw. Lochfraßkorrosion im Stahlbetonbau beschäftigt die Sachverständigen bereits seit Jahren. Sowohl beim Bau als auch bei der Sanierung von Parkbauten konnte lange Zeit keine optimale und vor allem gebrauchstaugliche Lösung zum Schutz vor Chloridkorrosion gefunden werden.

Korrosionsarten

Chlorid wird in erster Linie über Risse eingetragen und dringt anschließend zur Betonstahlbewehrung vor. Der Betonstahl kann in so einem Fall durch Lochfraßkorrosion große Teile seines Querschnitts einbüßen oder sogar in Teilbereichen komplett aufgelöst werden. Bei dieser Art der Korrosion sind Abplatzungen oder Rostfahnen an der Oberfläche der Stahlbetonbauteile unter Umständen nicht erkennbar.

Problematisch wird es vor allem dann, wenn die Betonstahlbewehrung aus statischen Gründen eingelegt ist oder wenn die Bewehrung aus der Bemessung einer wasserundurchlässigen Stahlbetonkonstruktion resultiert („WU-Wanne“).

In so einem Fall können infolge von Korrosion die Standsicherheit und die Wasserundurchlässigkeit einer Stahlbetonkonstruktion gefährdet sein. Zum Schutz vor Chlorid ist es unabdingbar, Fugen und Risse in den Bodenplatten sowie an tragenden Stahlbetonbauteilen dauerhaft zu schließen, bevor Chlorid eindringen kann. Ist dies einmal geschehen, muss das Chlorid - je nach Konzentration - teils aufwendig entfernt werden.

Karbonatisierung

Dringen Kohlendioxyd und Schwefeldioxyd, also die sauren Bestandteile der Luft, in die Randzone des Betons ein, spricht man von Karbonatisierung. Der Beton verliert mit der Zeit seine alkalische Schutzwirkung und der Betonstahl korrodiert. Dabei vergrößert sich das Volumen der Ausgangsprodukte des Stahls, was zum Abplatzen des Betons und zur Entstehung von Rostfahnen führt. Die Schäden werden somit auch für Laien sichtbar. Der Schädigungsprozess verläuft in der Regel relativ langsam und die Gegenmaßnahmen sind beherrschbar.

Karbonatisierung

Oberflächenschutz

Bis zur Jahrtausendwende war es nicht üblich, die Stahlbetonteile von Parkhäusern und Tiefgaragen zu beschichten bzw. abzudichten, um sie vor Chloridkorrosion zu schützen. Die 2001 eingeführte Betonbaunorm DIN 1045 änderte dies durch eine stärkere Gewichtung der Dauerhaftigkeit im Vergleich zu ihren Vorgängern. Bauteile mit möglicher Tausalzbelastung wurden daraufhin häufig mit OS 11-Beschichtungen versehen. Diese sind auf Basis von Polyurethanharzen hergestellt und damit relativ weich, elastisch und rissüberbrückend. Einen wirklich ausreichenden Widerstand gegen die mechanischen Einwirkungen der Fahrzeuge bieten sie allerdings nicht, weshalb die Dauerhaftigkeit in viel befahrenen Abschnitten oftmals keine fünf Jahre beträgt. Aufgrund des hohen Wartungsaufwandes und der damit verbundenen Folgekosten war die wirtschaftliche Situation unbefriedigend.

Oberflächenschutz Parkbauten

Abgelöst wurden die OS 11-Beschichtungen anschließend von den OS 8-Beschichtungen. Diese basieren ebenfalls auf Kunstharzen, in diesem Fall auf Epoxidharzen, sind jedoch relativ hart, robust und bieten den benötigten hohen Widerstand gegen mechanische Belastungen. Nachteil ist, dass OS 8-Beschichtungen nicht rissüberbrückend sind, was bei rissgefährdeten Stahlbetonbauteilen ebenfalls umfangreiche Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten notwendig machen kann. Kein Wunder also, dass auch dieses Oberflächenschutzsystem kontrovers diskutiert wird. Sowohl OS11 als auch O8 Beschichtungen kompensieren den Nachteil der höheren Wartungsaufwendungen mit vergleichsweise geringen Investitionskosten.

Bislang noch weniger umgesetzte bituminöse Systeme (z.B. Gussasphaltschichten auf Bitumenschweißbahnen) bzw. Abdichtungssysteme haben gegenüber den meisten Kunstharzsystemen den großen Vorteil einer erhöhten Dauerhaftigkeit und damit geringerer Wartungskosten; als Nachteil sind die höheren Investitionskosten zu nennen.

Hieraus wird deutlich, dass für jede Tiefgarage und jedes Parkhaus in Abhängigkeit der jeweiligen Randbedingungen der Oberflächenschutz objektspezifisch gewählt werden muss. Je nach (Rest)-Nutzungsdauer, Fluktuation oder Konstruktion können unterschiedliche Systeme technisch oder wirtschaftlich sinnvoll sein.

Rissursachen

Für die Entstehung von Rissen in Stahlbetonbauteilen ist u.a. das sogenannte "Schwinden" hauptverantwortlich. Dabei handelt es sich um die dreidimensionale Verringerung des Volumens beim Austrocknen des Stahlbetons. Wichtig zu wissen ist, dass in Wasser gelöste Chloride auch in feine Risse mit Rissbreiten kleiner 0,1 mm eindringen können. Weiter ist für die Schädigung von Stahlbetonbauteilen durch Chloride von Bedeutung, wann und in welcher Größenordnung Risse entstehen bzw. ob sie sich im Laufe der Zeit vergrößern oder ob Sie Rissbreitenänderungen unterworfen sind. Hier zeigt sich auch der Nachteil der starren OS 8-Beschichtungen ohne nennenswerte Rissüberbrückungsfähigkeit.

Rissbreitenänderungen können aus thermischen Beanspruchungen resultieren, wie jahreszeitlichen Temperaturänderungen. In diesem Fall sind Schutzsysteme und Abdichtungen auf die Bedingungen abzustimmen. Zwischendecken, die häufig wechselnden Temperaturen an Ober- und Unterseite sowie zentrischen Zwangsbeanspruchungen ausgesetzt sind, sollten unbedingt mit rissüberbrückenden Beschichtungen oder bituminösen Systemen / Abdichtungen bearbeitet werden.

Die physikalische Eigenschaft der Relaxation bei mineralischen Baustoffen (in diesem Fall Beton) muss ebenfalls erwähnt werden. Mit Relaxation bezeichnet man den Vorgang des zeitabhängigen Spannungsabbaus innerhalb eines Stahlbetonteils bei konstanter, unveränderter Bauteilgeometrie. Während in den ersten Lebensjahren des Bauteils die Spannungen durch Schwinden aufgebaut werden, werden Sie mit der Zeit durch Relaxation wieder reduziert. Dies führt bei noch jungen Bauteilen mit hochbauüblichen Abmessungen zu einem Maximum an Spannungen und Rissen, während diese sich später nicht mehr vermehren oder wachsen.



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