Monitoring für nachhaltiges Management von Betonbauwerken

In den 1960er und 1970er Jahren wurden viele Betonbauten errichtet, die meist für eine Lebensdauer von 50 Jahren ausgelegt waren. Diese Bauwerke zeigen nun allmählich Alterungserscheinungen. Bei Infrastrukturbauten beispielsweise können die Auswirkungen und Folgeschäden groß sein, wenn nicht rechtzeitig gehandelt wird. Das Wissenschaftlich-Technische Zentrum für das Bauwesen (WTCB) setzt sich daher für ein nachhaltiges Management von Betonbauwerken ein, bei dem Überwachungsinstrumente eine wichtige Rolle spielen.

Text | Roel van Gils  Bild | WTCB

"Wenn man den aktuellen Zustand einer Betonstruktur kennt, kann man besser und schneller eingreifen, wenn Anomalien festgestellt werden", sagt Bram Dooms, stellvertretender Laborleiter für Betontechnologie am WTCB. "Dabei handelt es sich meist um Anomalien, die von außen (noch) nicht sichtbar sind. Auf diese Weise lassen sich eventuelle Reparaturen schneller und einfacher durchführen, mit geringeren Kosten und weniger Unterbrechungen. Allerdings leben wir heute in einer wirtschaftlichen Realität, in der kein Geld ausgegeben wird, wenn es nicht sehr dringend ist. Wenn ein konkreter Schaden auftritt, wird leider meist zu lange gewartet, mit dem Ergebnis, dass der Folgeschaden eigentlich viel größer ist. Überwachungsinstrumente können das Blatt wenden."

Messung von Volumina mit Hilfe von Fotoserien und Photogrammetrie.

MIT Cambridge

Eine Studie des Massachusetts Institute of Technology in Cambridge - einer der renommiertesten Ingenieuruniversitäten der Welt - zeigt, dass die Kosten für die Überwachung beispielsweise einer Brücke die möglichen Folgeschäden nicht aufwiegen, so Dooms weiter. "Durch den Einsatz von Überwachungsinstrumenten werden Schäden viel schneller erkannt, und die Reparaturkosten sowie die Unterbrechungen sind um ein Vielfaches geringer. Ein Beweis dafür, dass Überwachung sinnvoll ist. Die Tragödie auf der Morandi-Brücke in Genua hätte auf diese Weise verhindert werden können. Das Gleiche gilt für die herabfallenden Trümmer in den verschiedenen Tunneln in Belgien, wie dem Rogier-Tunnel und dem Leopold-II-Tunnel. Und so gibt es noch viele weitere Beispiele, bei denen die Überwachung im Infrastrukturbereich sicherlich einen großen Mehrwert darstellen kann."

Technologie der optischen Fasern

Inzwischen ist bereits eine Vielzahl innovativer Überwachungstechniken auf dem Markt, um den Schadenszustand von Bauwerken aus der Ferne zu überwachen und u. a. Verformungen, Schwingungen, Spannungen und Umweltbedingungen zu messen. Aber auch zur Überprüfung der Dauerhaftigkeit von durchgeführten Betoninstandsetzungen. Dooms nennt einige Beispiele: "Mit der Lichtwellenleitertechnologie können Verformungen oder Temperaturschwankungen sehr genau erkannt und überwacht werden. Das alles geschieht vollautomatisch und bei Überschreiten eines Schwellenwertes wird eine Meldung generiert. Eine weitere Anwendung ist der kathodische Schutz, der mit Hilfe von elektrischem Strom die Korrosion der Bewehrung im Beton verhindert. Seine Funktionsweise hat sich bereits bewährt. Mit Referenzelektroden wird überprüft, ob die Schutzwirkung funktioniert.

Mit einem feinen Glasfaserkabel können Dehnung und Temperatur an zehn- bis tausendfachen Stellen entlang des Kabels gemessen werden.

Und so gibt es auf dem Markt viel mehr Überwachungstechniken, bei denen sogar Satelliten und Drohnen eine Rolle spielen. "Mit einer Drohne, die mit speziellen Geräten ausgestattet ist, können Betonstrukturen sehr genau in 3D vermessen und auf Betonschäden gescannt werden, auch an schwer zugänglichen Stellen. Ein praktisches Diagnosewerkzeug. Kurzum, es gibt viele Möglichkeiten, Betonschäden im Keim zu ersticken.

Das WTCB hat kürzlich in Zusammenarbeit mit dem VCB und dem FEREB ein Webinar über das nachhaltige Management von Betonbauwerken organisiert. Dabei wurden auch verschiedene Überwachungstechniken diskutiert. Über die Website das Webinar kann zurückgeschaut werden.