Erhaltung Des Historischen Betons


Erhaltung Des Historischen Betons

NPS-Erhaltungsbescheinigung 15
Von William B. Coney, AIA

Historischer ÜberblickVerwerfungen im BetonVerwerfungszeichen für die BetonkonservierungBetonreparaturSummaryErneut weitermachen

"Beton" ist ein Name, der auf eine Anzahl von Zusammensetzungen angewendet wird, die aus Sand, Kies, Schotter oder anderem grobem Material bestehen, die mit verschiedenen Arten von zementartigen Materialien, wie Kalk oder Zementen, verbunden sind. Wenn Wasser hinzugefügt wird, durchläuft das Gemisch eine chemische Reaktion und härtet aus. Als außerordentlich vielseitiger Baustoff wird Beton für das Nützliche, das Ornamentale und das Monumentale verwendet. Während frühe Befürworter des modernen Betons sie als dauerhaft ansahen, unterliegen sie wie alle Materialien einer Verschlechterung. Dieser Brief untersucht die Hauptprobleme, die sich aus der konkreten Verschlechterung ergeben, ihre wahrscheinlichen Ursachen und Ansätze zu ihren Abhilfemaßnahmen. In fast allen Fällen sollten Sanierungsarbeiten nur von qualifizierten Fachleuten durchgeführt werden. Eine fehlerhafte Betonreparatur kann strukturelle Probleme verschlimmern und zu weiteren Schäden oder Sicherheitsrisiken führen. Betonreparaturen sind nicht die Domäne von Heimwerkern. Folglich sind die hier besprochenen Korrekturmaßnahmen nur zu allgemeinen Informationszwecken enthalten. Sie bieten keine Ratschläge.

Historischer Überblick

Tabby

Coarse Tabby wurde verwendet, um Sklavenhütten in der Kingsley Plantation aus dem 18. Jahrhundert in Florida zu bauen. Foto: Deborah Holmes, das Alte Haus Web.

Milton Haus

Milton House, Milton, Wisconsin (1844) ist ein frühes Beispiel für eine Kieswandkonstruktion mit 12 bis 15 Zoll dicken monolithischen Betonwänden, die an der Außenseite mit Stuck überzogen sind. Foto: Historische amerikanische Gebäudeübersicht, Kongressbibliothek.

fallendes Wasser

"Fallingwater", eine dramatische Residenz aus Stahlbeton von Frank Lloyd Wright, ist in Felsgestein am Hang verankert. Foto: HABS Sammlung, NPS.

Seebrücke

Dieser verstärkte Betonpfeiler am Meridian Hill, Washington, DC, hat viel von seinem vorspringenden Formteil teilweise durch zufälligen Einschlag und teilweise durch durch Gefrieren-Auftauen-Aktion induzierte Spalling verloren. Foto: NPS-Dateien.

Die Römer fanden heraus, dass die Mischung aus Kalkspachtel mit Puzzolan, einer feinen Vulkanasche, unter Wasser aushärten würde. Das Ergebnis war möglicherweise der erste hydraulische Zement. Es wurde ein Hauptmerkmal der römischen Baupraxis und wurde in vielen Gebäuden und technischen Projekten wie Brücken und Aquädukten verwendet. Die Betontechnologie wurde während des Mittelalters in Spanien und Afrika lebendig gehalten, wobei die Spanier in den ersten Jahrzehnten des 16. Jahrhunderts eine Betonform in die Neue Welt einführten. Es wurde von den Spaniern und Engländern in Küstengebieten von Florida bis South Carolina verwendet. Die Substanz "Tapia" oder "Tabby" genannt, bestand aus einem cremefarbenen, monolithischen Mauerwerk, das aus Kalk, Sand und einem Aggregat aus mit Wasser vermischten Muscheln, Kies oder Gestein bestand. Diese Masse des Materials wurde zwischen hölzerne Formen gelegt, gestampft und trocknen gelassen, wobei das Gebäude in Schichten, ungefähr einen Fuß auf einmal entstand.

Trotz seiner frühen Verwendung fand Beton in den Vereinigten Staaten nur langsam eine breite Akzeptanz als Baumaterial. Im Jahr 1853, die zweite Ausgabe von Orson S. Fowler A Home for All veröffentlicht die Vorteile der "Kieswand" Konstruktion für ein breites Publikum, und gegossen Kieswand Gebäude erschienen in den Vereinigten Staaten. Seguin, Texas, 35 Meilen östlich von San Antonio, wurde als "Die Mutter der Betonstädte" für rund 90 Betongebäude aus lokalem "Kalkwasser" und Kies genannt. Beeindruckt von den wirtschaftlichen Vorteilen der geschütteten Schottermauer oder der "Kalkgruben" -Bauweise, unternahm das Generalquartier des Generalquartiermeisters des Kriegsministeriums eine Kampagne zur Verbesserung der Qualität des Baus von Militärposten an der Grenze. So wurden an mehreren westlichen Pfeilern Kalksteinmörtel errichtet, wie die Gebäude, die zwischen 1872 und 1885 in Fort Laramie, Wyoming, mit 12 oder 18 Zoll dicken Mauern errichtet wurden. In den 1880er Jahren waren ausreichende Erfahrungen mit unbewehrter Beton, um den Bau viel größerer Gebäude zu ermöglichen. Das Ponce de Leon Hotel in St. Augustine, Florida, ist ein bemerkenswertes Beispiel aus dieser Zeit.

Stahlbeton in den Vereinigten Staaten stammt aus dem Jahr 1860, als S.T. Fowler erhielt ein Patent für eine Stahlbetonwand. In den frühen 1870er Jahren baute William E. Ward sein eigenes Haus in Port Chester, New York, aus Beton, der mit Eisenstangen für alle strukturellen Elemente verstärkt wurde.

Trotz dieser Entwicklungen blieb diese Konstruktion bis nach 1880 ein Novum, als Innovationen von Ernest L. Ransome Stahlbeton praktikabler machten. Die Erfindung des horizontalen Drehrohrofens erlaubte die Herstellung eines billigeren, gleichmäßigeren und zuverlässigeren Zements und führte zu der stark gestiegenen Akzeptanz von Beton nach 1900. Im frühen 20. Jahrhundert gab Ransome in Beverly, Massachusetts, Albert Kahn in Detroit und Richard E Schmidt in Chicago förderte Beton für Nutzgebäude mit ihrem "Fabrikstil", der ein mit Glasflächen gefülltes Sichtbetonskelett zeigte. Thomas Edisons Stahlbetonhäuser in Union Township, New Jersey, verkündeten einen ähnlich funktionalen Schwerpunkt im Wohnungsbau. Ab den 1920er Jahren wurde Beton mit spektakulären Design-Ergebnissen eingesetzt: in James J. Earley und Louis Bourgeois üppigem, anmutigem Baha'i-Tempel in Wilmette, Illinois; und in Frank Lloyd Wrights Meisterwerk "Fallingwater" in der Nähe von Mill Run, Pennsylvania.Eero Saarinens hoch aufragendes Terminalgebäude am Dulles International Airport außerhalb von Washington, D.C., ist ein Beispiel für den meisterhaften Einsatz von Beton in der Moderne.

Arten von Beton

  • Unbewehrter Beton ist ein Verbundmaterial, das Zuschlagstoffe (Sand, Kies, zerkleinerte Schalen oder Gestein) enthält, die durch einen mit Wasser kombinierten Zement zu einer Paste zusammengehalten werden. Der Name leitet sich von der Tatsache ab, dass er keine Eisen- oder Stahlbewehrungsstäbe aufweist. Es war die früheste Form von Beton. Die Zutaten werden zu einer plastischen Masse, die aushärtet, wenn der Beton hydratisiert oder "aushärtet". Unbewehrter Beton ist jedoch relativ schwach und seit der Jahrhundertwende weitgehend durch Stahlbeton ersetzt worden. Stahlbeton ist Beton verstärkt durch die Aufnahme von Metallstangen, die die Zugfestigkeit von Beton erhöhen. Sowohl unverstärkter als auch bewehrter Beton kann entweder gegossen oder vorgefertigt werden.
  • Ortbeton wird vor Ort in eine zuvor errichtete Schalung gegossen, die nach dem Abbinden des Betons entfernt wird. Betonfertigteile werden außerhalb von Gebäuden zu Bauteilen verarbeitet. Neuere Entwicklungen in der Betontechnologie umfassen vorgespannten Beton und vorgespannten Beton, die eine größere Festigkeit und verringerte Rissbildung in verstärkten Strukturelementen aufweisen.

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Ursachen der Betonverschlechterung

Die Verschlechterung von Beton kann durch Umweltfaktoren, minderwertige Materialien, mangelhafte Verarbeitung, inhärente strukturelle Konstruktionsfehler und unzureichende Wartung verursacht werden.

Umweltfaktoren sind eine Hauptursache für eine konkrete Verschlechterung. Beton absorbiert leicht Feuchtigkeit, und dies ist insbesondere in Bereichen mit wiederholten Frost-Tau-Zyklen störend. Gefrierendes Wasser erzeugt einen ausdehnenden Druck in der Zementmasse oder in nicht haltbaren Zuschlagstoffen. Kohlendioxid, eine weitere atmosphärische Komponente, kann dazu führen, dass sich der Beton verschlechtert, indem er mit der Zementpaste an der Oberfläche reagiert.

Material und Verarbeitung beim Bau früher Betongebäude sind potentielle Problemquellen. Zum Beispiel absorbieren Zuschlagstoffe, die in frühem Beton verwendet werden, wie Schlacken aus gebrannter Kohle und bestimmten zerkleinerten Ziegeln, Wasser und erzeugen einen schwachen und porösen Beton. Alkali-Aggregat-Reaktionen innerhalb des Betons können zu Rissen und weißen Oberflächenfärbungen führen. Aggregate wurden nicht immer richtig nach Größe sortiert, um eine gleichmäßige Verteilung der Elemente von klein auf groß zu gewährleisten. Die Verwendung von Zuschlagstoffen mit Teilchen ähnlicher Größe erzeugte normalerweise einen schlecht konsolidierten und daher schwächeren Beton.

Frühe Erbauer haben manchmal unbeabsichtigt Beton beschädigt, indem sie Meerwasser oder Strandsand in der Mischung verwendet haben oder Kalziumchlorid oder ein ähnliches Salz als Zusatzstoff verwendet haben, um den Beton "feuerfester" zu machen. Eine gängige Praxis war bis vor kurzem, Salz hinzuzufügen, um Beton zu verstärken oder den Gefrierpunkt während der Konstruktion bei kaltem Wetter zu senken. Diese Praktiken verursachen auf lange Sicht Probleme.

Außerdem wurde früher Beton nicht in Form gegossen, so wie er heute ist. Meistens wurde es gestampft oder gerammt, um es zu verfestigen, und auf den Bodenplatten wurde es oft mit immer schwereren Rollen, die mit Wasser gefüllt waren, gewalzt. Diese Praktiken neigten dazu, Hohlräume (Bereiche ohne Beton) in verstopften Bereichen zu hinterlassen, wie z. B. an Bewehrungsstäben an Säulenköpfen und anderen kritischen Stellen. Bereiche von Verbindungslücken, die zu sehen sind, wenn Betonformen entfernt werden, werden als "Waben" bezeichnet und können die Schutzabdeckung über den Bewehrungsstäben reduzieren.

Andere Probleme durch schlechte Verarbeitung sind heute nicht unbekannt. Wenn die erste Betonschicht aushärten darf, bevor die nächste gegossen wird, können sich an der Grenzfläche der Schichten Fugen bilden. In einigen Fällen beeinträchtigen diese "kalten Gelenke" sichtbar die Architektur, sind aber ansonsten harmlos. In anderen Fällen können "kalte Verbindungen" Wasser infiltrieren, und eine anschließende Frost-Tau-Wirkung kann die Gelenke bewegen. Schmutz, der in die Fugen gepackt ist, lässt Unkräuter wachsen und öffnet weitere Wege für das Eindringen von Wasser. Eine unzureichende Aushärtung kann ebenfalls zu Problemen führen. Wenn Feuchtigkeit aufgrund zu geringer Feuchtigkeit, übermäßiger Sonnen- oder Windbelastung oder Verwendung eines zu porösen Substrats zu schnell den frisch gegossenen Beton verlässt, entwickelt der Beton Schrumpfrisse und erreicht nicht seine volle potenzielle Festigkeit.

Tragwerksplanung Mängel in historischen Betonstrukturen können eine wichtige Ursache für die Verschlechterung sein. Zum Beispiel war die Menge der schützenden Betonabdeckung um die Bewehrungsstäbe oft nicht ausreichend. Ein weiteres Konstruktionsproblem in frühen Betongebäuden bezieht sich auf das Fehlen von Normen für Dehnungs- und Kontraktionsfugen, um Spannungen zu vermeiden, die durch thermische Bewegungen verursacht werden, die zu Rissen führen können.

Unsachgemäße Wartung von historischen Gebäuden kann zu langfristigem Verfall von Beton führen. Wasser ist eine Hauptursache für Schäden an historischem Beton (wie bei fast jedem anderen Material), und eine längere Exposition kann zu ernsthaften Problemen führen. Unreparierte Lecks an Dach und Rohrleitungen, undichte Stellen durch die Außenverkleidung und die unkontrollierte Absorption von Wasser aus feuchter Erde sind potentielle Ursachen von Bauproblemen. Die verzögerte Reparatur von Rissen, die das Eindringen von Wasser und Frost-Tau-Angriffen ermöglichen, kann sogar dazu führen, dass eine Struktur zusammenbricht. In einigen Fällen kann die Anwendung von wasserfesten Oberflächenbeschichtungen feuchtigkeitsbezogene Probleme durch Einfangen von Wasserdampf in dem darunterliegenden Material verstärken.

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Wichtige Anzeichen für konkrete Verschlechterung

Knacken tritt im Laufe der Zeit in praktisch allem Beton auf. Risse variieren in Tiefe, Breite, Richtung, Muster, Position und Ursache. Risse können entweder aktiv oder ruhend (inaktiv) sein. Aktive Risse erweitern, vertiefen oder wandern durch den Beton. Schlafende Risse bleiben unverändert.Einige schlafende Risse, wie sie durch die Schrumpfung während des Aushärtens verursacht werden, stellen keine Gefahr dar, aber wenn sie unrepariert bleiben, können sie geeignete Kanäle für das Eindringen von Feuchtigkeit bereitstellen, was normalerweise weitere Schäden verursacht.

Batterie

Dieser Stahlbetonturm aus 1904 (Battery Commander's Station, Fort Washington, Maryland) zeigt eine ernsthafte Verschlechterung. Wasser ist in die Platte eingedrungen, was zu Einfrieren und Auftauen um die Pfosten und zu Korrosion der Bewehrungsstäbe führte. Foto: NPS-Dateien.

Strukturelle Risse können durch zeitweilige oder andauernde Überlastungen, unebenes Fundamentsetzen oder ursprüngliche Designunzulänglichkeiten entstehen. Strukturelle Risse sind aktiv, wenn die Überlastung fortgesetzt wird oder wenn die Abwicklung fortgeführt wird; Sie sind ruhend, wenn die vorübergehenden Überlastungen beseitigt wurden oder wenn sich die Differenzbesteuerung stabilisiert hat. Thermisch induzierte Risse resultieren aus Spannungen, die durch Temperaturänderungen erzeugt werden. Sie treten häufig an den Enden oder Ecken älterer Betonkonstruktionen auf, die ohne Kompensatoren gebaut sind, die solche Spannungen abbauen können. Zufällige Oberflächenrisse (aufgrund ihrer Ähnlichkeit mit den Linien auf einer Straßenkarte auch "Kartenrisse" genannt), die sich im Laufe der Zeit vertiefen und ein weißes Gel ausschwitzen, das an der Oberfläche aushärtet, werden durch eine Nebenwirkung zwischen den Alkalien in einem Zement und einigen verursacht Aggregate.

Da oberflächliche Reparaturen, die die zugrundeliegenden Ursachen nicht beseitigen, nur dazu neigen, Probleme zu verschärfen, wird eine professionelle Beratung in fast allen Fällen empfohlen, in denen merkliche Risse auftreten.

Abblättern ist der Verlust von Oberflächenmaterial in Patches unterschiedlicher Größe. Es tritt auf, wenn Bewehrungsstäbe korrodieren und dadurch hohe Spannungen im Beton entstehen. Als Folge brechen Betonbrocken von der Oberfläche ab. Ähnliche Schäden können auftreten, wenn durch poröse Aggregate absorbiertes Wasser gefriert. Dampfabweisende Farben oder Dichtungsmittel, die Feuchtigkeit unter der Oberfläche der undurchlässigen Barriere einfangen, können ebenfalls Abplatzungen verursachen. Abplatzungen können auch durch unsachgemäße Verdichtung von Beton während des Baus verursacht werden. In diesem Fall steigt wasserreicher Zement an die Oberfläche (ein Zustand, der als Schlempe bekannt ist). Die Oberflächenschwäche begünstigt das Abblättern, das in dünnen Schichten abbricht.

Ablenkung ist das Biegen oder Durchhängen von Betonbalken, Stützen, Balken oder Platten und kann die Festigkeit und die strukturelle Festigkeit von Beton ernsthaft beeinträchtigen. Es kann durch Überlastung, durch Korrosion, durch unzureichende Konstruktionstechniken (Verwendung von z. B. Beton mit geringer Festigkeit oder zu kleinen Bewehrungsstäben) oder durch Betonkriechen (Langzeitschrumpfung) hergestellt werden. Korrosion kann eine Durchbiegung verursachen, indem sie die Verbindung zwischen dem Bewehrungsstahl und dem Beton schwächt und schließlich zerstört, und schließlich die Bewehrungsstäbe selbst zerstört. Der Durchbiegung dieser Art gehen deutliche Risse an der Unterseite der Träger oder an den Stützen der Stützen voraus. Die Durchbiegung in einer Struktur ohne weitverbreitete Rissbildung, Abplatzen oder Korrosion ist häufig auf Betonkriechen zurückzuführen.

Flecken kann durch Alkali-Aggregat-Reaktion erzeugt werden, die ein weißes Gel bildet, das durch Risse austritt und als weißer Fleck auf der Oberfläche aushärtet. Ausblühungen sind weiße, pudrige Flecken, die durch die Auslaugung von Kalk aus Portlandzement oder durch die Zugabe von Kalk zum Bleichen des Betons vor dem Zweiten Weltkrieg entstehen. Verfärbungen können auch durch in den Beton eingeführte Metalle oder durch auf die Oberfläche tropfende Korrosionsprodukte verursacht werden.

Erosion ist die Bewitterung der Betonoberfläche durch Wind, Regen, Schnee und Salzluft oder Spritzwasser. Erosion kann auch durch die mechanische Einwirkung von Wasser verursacht werden, das über Beton kanalisiert wird, durch das Fehlen von Tropfrillen in den Gängen und Schwellen und durch unzureichende Entwässerung.

KorrosionDas Rosten von Bewehrungsstäben in Beton kann ein äußerst ernstes Problem sein. Normalerweise werden eingebettete Bewehrungsstäbe gegen Korrosion geschützt, indem sie in der Betonmasse und durch die hohe Alkalinität des Betons selbst eingegraben werden. Dieser Schutz kann jedoch auf zwei Arten zerstört werden. Erstens durch Carbonatisierung, die auftritt, wenn Kohlendioxid in der Luft chemisch mit Zementpaste an der Oberfläche reagiert und die Alkalinität des Betons verringert. Zweitens verbinden sich Chloridionen aus Salzen mit Feuchtigkeit, um einen Elektrolyten zu erzeugen, der die Bewehrungsstäbe wirksam korrodiert. Chloride können aus Meerwasserzusätzen in der ursprünglichen Mischung oder aus längerem Kontakt mit Salzspray oder Enteisungssalzen stammen. Unabhängig von der Ursache, Korrosion von Bewehrungsstäben erzeugt Rost, der deutlich mehr Platz einnimmt als das ursprüngliche Metall und verursacht expansive Kräfte im Beton. Knacken und Abplatzen sind häufige Ergebnisse. Zusätzlich kann die Tragfähigkeit der Struktur durch den Verlust von Beton, den Verlust der Bindung zwischen Bewehrungsstäben und Beton und durch die Verringerung der Dicke der Bewehrungsstäbe selbst verringert werden. Rostflecken auf der Betonoberfläche deuten auf innere Korrosion hin.

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Planung für die Betonkonservierung

Treppe

Es ist wichtig, die visuellen Qualitäten wie Farbe und Struktur bei Reparaturen oder Ersatzteilen aufeinander abzustimmen. Foto: NPS-Dateien.

Unabhängig von den Ursachen des Verschleißes ist eine sorgfältige Analyse, ergänzt durch Tests, entscheidend für den Erfolg jedes historischen Betonreparaturprojekts. Die grundlegenden Schritte eines Test- und Analyseprogramms, das von erfahrenen Ingenieuren oder Architekten durchgeführt wird, sind 1) Dokumentenprüfung, 2) Feldstudie, 3) Prüfung und 4) Analyse.

1) Dokumentenprüfung. Pläne und Spezifikationen für ältere Betongebäude sind zwar selten vorhanden, können jedoch eine unschätzbare Hilfe sein, und es sollte jeder Versuch unternommen werden, sie zu finden. Sie können Informationen über die beabsichtigte Zusammensetzung der Betonmischung oder über die Art und den Ort der Bewehrungsstäbe liefern.Alte Fotografien, Aufzeichnungen früherer Reparaturen, Dokumente für Gebäude mit dem gleichen grundlegenden Aufbau oder Alter und Nachrichtenberichte können auch Originalkonstruktionen oder Änderungen im Laufe der Zeit dokumentieren.

2) Feldüberprüfung. Eine gründliche visuelle Untersuchung kann dabei helfen, die Art, das Ausmaß und die Schwere von Stress, Verschlechterung und Beschädigung zu lokalisieren und aufzuzeichnen.

3) Testen. Zwei Arten von Tests, vor Ort und im Labor, können die Feldzustandserhebung nach Bedarf ergänzen. Vor-Ort-, zerstörungsfreie Prüfung kann die Verwendung eines kalibrierten Metalldetektors oder Schalltests umfassen, um die Position, Tiefe und Richtung von Bewehrungsstäben zu lokalisieren. Hohlräume können häufig durch "Erklingen" mit einem Metallhammer erkannt werden. Ketten von etwa 30 Zoll Länge, die an einer 2 Fuß langen Querstange befestigt sind, die über die Platten gezogen werden, während sie nach hohlen Widerhall lauschen, können Bereiche von Platten lokalisieren, die delaminiert sind. Um Bereiche von Wänden zu finden, die Feuchtigkeit in das Innere des Gebäudes eindringen lassen, können Bereiche von außen geprüft werden, indem Wasser an die Wände gesprüht wird und dann das Innere auf Wasser untersucht wird. Wenn Leckagen nicht sofort erkennbar sind, steht eine hochentwickelte Ausrüstung zur Verfügung, um die Wasserdurchlässigkeit von Betonwänden zu messen.

Wenn detailliertere Untersuchungen erforderlich sind, sind zerstörungsfreie Instrumente verfügbar, die bei der Bestimmung des Vorhandenseins von Hohlräumen oder inneren Rissen, der Lage und Größe von Bewehrungsstäben und der Festigkeit des Betons helfen können. Labortests können bei der Bestimmung der Zusammensetzung und Eigenschaften von historischem Beton und bei der Formulierung eines kompatiblen Konstruktionsmix für Reparaturmaterialien von unschätzbarem Wert sein. Diese Tests sind jedoch teuer. Ein gut ausgestattetes Betonlabor kann Betonproben auf Festigkeit, Alkalinität, Karbonatisierung, Porosität, Alkali-Aggregat-Reaktion, Anwesenheit von Chloriden und die Zusammensetzung in der Vergangenheit analysieren.

4) Analyse. Die Analyse ist wahrscheinlich der wichtigste Schritt im Evaluierungsprozess. Da die Umfrage- und Testergebnisse in Verbindung mit der verfügbaren Dokumentation überarbeitet werden, sollte sich die Analyse auf die Bestimmung der Art und der Ursachen der konkreten Probleme, auf die Bewertung der kurz- und langfristigen Auswirkungen der Verschlechterung sowie auf die Formulierung geeigneter Abhilfemaßnahmen konzentrieren.

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Betonreparatur

abdichten

Im Virginia Heating Plant in Arlington, Virginia (1941), mussten schmale Risse aufgeweitet werden, um Betonpflaster zu erhalten. Foto: NPS-Dateien.

Riegel

Beschädigte oder überflüssige Bewehrungsstäbe werden nach Auswertung durch einen Statiker entfernt. Ein Acetylenbrenner wird verwendet, um die Stäbe auszuschneiden. Foto: NPS-Dateien.

Kelle

Die Arbeiter tragen den Patching-Beton auf und verwenden einen Trowl, um Grate zu bilden, die dem Aussehen der historischen Betonwälle entsprechen, die ursprünglich von Formtafeln geschaffen wurden. Foto: NPS-Dateien.

sprühen

Einheits-Tempel, Oak Park, Illinois (1906). Nachdem alle Reparaturarbeiten abgeschlossen waren, wurde das gesamte Gebäude mit einer Betonmischung aus Kies und Sand besprüht, die anschließend mit der Hand geknetet wurde. Schließlich wurde das Gebäude sandgestrahlt, um die Zementpaste zu entfernen und die belichtete Zuschlagstoffoberfläche zu reproduzieren. Foto: NPS-Dateien.

Reparaturen sollten nur durchgeführt werden, nachdem die oben genannten Planungsmaßnahmen eingehalten wurden. Die Reparatur von historischem Beton kann entweder darin bestehen, das historische Material zu reparieren oder es mit neuem Material zu füllen, das dem historischen Material angepasst wurde. Wenn ein Ersatz erforderlich ist, sollte die Duplizierung historischer Materialien und Details so genau wie möglich sein, um eine funktional und ästhetisch akzeptable Reparatur zu gewährleisten.

Die Korrektur und Beseitigung konkreter Probleme kann schwierig, zeitraubend und kostenintensiv sein. Die Versuchung, auf temporäre Lösungen zurückzugreifen, sollte jedoch vermieden werden, da ihr Versagen ein Gebäude einer weiteren und ernsthafteren Verschlechterung aussetzen und in einigen Fällen strukturelle Probleme überdecken kann, die zu ernsthaften Sicherheitsrisiken führen könnten. Grundlegende Betonreparaturbehandlungen werden unten diskutiert. Während sie hier separat dargestellt werden, beinhalten Konservierungsprojekte in der Praxis typischerweise mehrere Behandlungen.

Reparatur von Cracking. Haarlinien, nicht-strukturelle Risse, die keine Anzeichen einer Verschlechterung zeigen, müssen normalerweise nicht repariert werden. Risse, die größer als Haarrisse sind, aber weniger als etwa 1/16 Zoll, können mit einer Mischung aus Zement und Wasser repariert werden. Wenn der Riß breiter als 1/16 Zoll ist, sollte der Mischung feiner Sand zugesetzt werden, um eine bessere Komprimierbarkeit zu ermöglichen und die Schrumpfung während des Trocknens zu verringern. Feldversuche werden bestimmen, ob der Riss minimal vor dem Patchen verlegt (aufgeweitet und vertieft) werden sollte, um ein ausreichendes Eindringen des Patchingmaterials zu ermöglichen. Um eine langfristige Reparatur zu gewährleisten, sollten die Pflastermaterialien sorgfältig ausgewählt werden, um mit dem vorhandenen Beton sowie mit anschließenden Oberflächenbehandlungen wie Farbe oder Stuck kompatibel zu sein.

Wenn es wünschenswert ist, die strukturelle Integrität einer Betonstruktur mit schlafenden Rissen wiederherzustellen, sollte die Reparatur der Epoxidharzeinspritzung in Betracht gezogen werden. Eine Reparatur der Epoxidharzeinspritzung wird durchgeführt, indem der Riss auf beiden Seiten einer Wand oder eines Strukturelements mit einem Epoxymörtel abgedichtet wird, wobei kleine Löcher oder "Öffnungen" zurückbleiben, um das Epoxidharz aufzunehmen. Nachdem der Oberflächenmörtel ausgehärtet ist, wird Epoxidharz in die Öffnungen gepumpt. Sobald das Epoxid in dem Riss gehärtet ist, kann der Oberflächenmörtel abgeschliffen werden, aber die Reparatur kann visuell wahrnehmbar sein. (Es ist möglich, Epoxy zu injizieren, ohne sichtbare Flecken zu hinterlassen, aber das Verfahren ist viel komplexer.)

Andere Risse sind aktiv und ändern ihre Breite und Länge. Aktive Strukturrisse werden sich bewegen, wenn Lasten hinzugefügt oder entfernt werden. Thermische Risse bewegen sich bei schwankenden Temperaturen. Daher müssen Dehnungs- und Kontraktionsfugen eingeführt werden, bevor die Reparatur durchgeführt wird.Aktive Risse sollten mit Dichtstoffen gefüllt werden, die an den Seiten der Risse haften bleiben und sich während der Rissbewegung komprimieren oder ausdehnen. Das Design, die Detaillierung und die Ausführung von mit Dichtungsmasse gefüllten Rissen erfordern beträchtliche Aufmerksamkeit, oder sie beeinträchtigen das Erscheinungsbild des historischen Gebäudes.

Zufällige (Karten-) Risse in einer Struktur sind schwer zu korrigieren und können nicht reparierbar sein. Bei einer Reparatur muss der gerissene Beton entfernt werden. Ein kompatibler Betonpflaster zum Ersetzen des entfernten Betons wird dann installiert. Für einige Gebäude ohne bedeutende historische Oberflächen ist ein effektives und wirtschaftliches Reparaturmaterial wahrscheinlich eine Spritzbetonbeschichtung, glatt oder glatt. Da der ursprüngliche Beton letztlich neuen Beton kontaminiert, werden Gebäude mit Kartenrissen anhaltende Wartungsprobleme aufweisen.

Reparatur von Abplatzungen. Die Reparatur von Abplatzungen erfordert das Entfernen des lockeren, beschädigten Betons und die Installation eines kompatiblen Pflasters, das sich in den vorhandenen Beton einfügt. Um eine Rissbildung nach dem Ausbessern der Splitter zu verhindern und sicherzustellen, dass das Pflaster mit dem historischen Beton übereinstimmt, muss der Behandlung von Bewehrungsstäben, der Vorbereitung des vorhandenen Betonsubstrats, der Auswahl des kompatiblen Pflastermaterials, die Entwicklung eines guten Kontakts zwischen Pflaster und Substrat und die Aushärtung des Pflasters.

Sobald der beschädigte Beton in einem abgeplatzten Bereich entfernt wurde, muss der Rost auf den freigelegten Bewehrungsstäben durch Drahtbürste oder Sandstrahlen entfernt werden. Eine unmittelbar über den gereinigten Bewehrungsstäben aufgebrachte Epoxidbeschichtung verringert die Möglichkeit weiterer Korrosion. Wenn die Bewehrungsstäbe so korrodiert sind, dass ein Statiker feststellt, dass sie ausgewechselt werden müssen, sind im Allgemeinen neue zusätzliche Bewehrungsstäbe erforderlich, vorausgesetzt, dass der Bewehrungsstahl für die Festigkeit des Betons wichtig ist. Wenn nicht, ist es möglich, den Bewehrungsstahl abzuschneiden.

Die richtige Vorbereitung des Substrats gewährleistet eine gute Verbindung zwischen dem Pflaster und dem vorhandenen Beton. Wenn ein großer, sauberer Bruch oder eine andere glatte Oberfläche ausgebessert werden soll, sollte die Kontaktfläche mit einem Hammer und einem Meißel aufgerauht werden. In allen Fällen sollte das Substrat mindestens eine Stunde vor der Platzierung des Pflasters mit feuchten Lappen, Schwämmen oder fließendem Wasser feucht gehalten werden. Die Bindung zwischen dem Pflaster und dem Substrat kann durch Schrubben des Substrats mit Zementpaste oder durch Aufbringen eines flüssigen Bindemittels auf die Oberfläche des Substrats gefördert werden. Zusätze wie Epoxyharze, Latizes und Acryle im Pflaster können ebenfalls verwendet werden, um die Haftung zu erhöhen, dies kann jedoch Probleme mit der Farbanpassung verursachen, wenn die Oberflächen unlackiert bleiben sollen.

Die passende Anpassung des Pflastermaterials an den vorhandenen Beton ist sowohl für das Aussehen als auch die Haltbarkeit von entscheidender Bedeutung. Im Allgemeinen sollte das Reparaturmaterial so gut wie möglich mit der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials (wie durch Laboranalysen festgestellt) übereinstimmen, so dass die Eigenschaften der beiden Materialien, wie der Wärmeausdehnungskoeffizient und die Festigkeit, miteinander kompatibel sind. Die Abstimmung von Farbe und Struktur des bestehenden Betons erfordert besondere Sorgfalt. Mehrere Testchargen von Patching-Material sollten durch Zugabe von sorgfältig ausgewählten mineralischen Pigmenten, die leicht in der Farbe variieren, gemischt werden. Nachdem die Proben ausgehärtet sind, können sie mit dem historischen Beton und der am besten passenden Mischung verglichen werden.

Der Kontakt zwischen dem Pflaster und dem vorhandenen Beton kann durch die Verwendung von Ankern, vorzugsweise Hakenzapfen aus rostfreiem Stahl, verbessert werden, die in Löcher platziert werden, die in die Struktur gebohrt und mit Epoxidharz befestigt werden. Eine gute Verdichtung des Patchmaterials fördert den Kontakt. Die Verdichtung ist schwierig, wenn das Pflaster ohne Verwendung von Formen mit einer Kelle "aufgelegt" wird; Durch den Aufbau dünner Betonschichten kann jedoch jede Schicht mit einer Kelle bearbeitet werden, um eine Verdichtung zu erzielen. Für große Patches sind Kartenformulare erforderlich. In Fällen, in den

Erhaltung Des Historischen Betons

FAQ - 💬

👉 Mit dem Untergang des römischen Reiches geraten die Erkenntnisse des Betons in Vegessenheit und werden erst mit Erfindung des Portlandzements 1824 durch die eigentliche Betonentwicklung weitergeführt.

👉 Schon die alten Römer hatten die Halt- und Formbarkeit des Baustoffes erkannt. Von der Kuppel des Pantheons bis zum Abwasserkanal: Beton war schon für die Römer ein wichtiger Baustoff Der Römische Beton ist eine der bedeutendsten Erfindungen der Baugeschichte.

👉 Durch Verwendung dieses Betons entstehen imponierende Bauwerke und Ingenierbauten im Römischen Imperium. Die Römer greifen das griechische Gussmauerwerk auf. Zwischen zwei Wandscheiben, die durch Ankersteine miteinander verbunden sind, bringen sie Kalkmörtel und Bruchsteine ein und verdichten die Masse.

👉 Mit dem Untergang des Römischen Reiches gerieten auch die Betonbauweisen der Römer zunehmend in Vergessenheit. Im Mittelalter spielte der Baustoff daher kaum noch eine Rolle.


Autor Des Artikels: Alexander Schulz. Unabhängiger Konstrukteur und technischer Experte. Arbeitserfahrung in der Baubranche seit 1980. Fachkompetenz in den Richtungen: Bau, Architektur, Design, Hausbau.

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