T. Triantafyllidis, Verena Schreiner
Tragverhalten von Verpressankern unter kalklösender CO2-Belastung - Nachfolgeprojekt. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3167
2008, 30 S., 24 Abb., 5 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die Tragwirkung von Verpressankern beruht auf dem Abtrag der angreifenden Belastung über die Zementoberfläche des Verpresskörpers. Durch die Anwesenheit von kalklösender Kohlensäure im anstehenden Grundwasser kommt es zur Korrosion der Zementkörperoberfläche. Dies führt zu einer Abnahme der Tragfähigkeit des Ankers. Die Ausbildung der korrodierten Randzone ist ein diffusionsgesteuerter Transportprozess der mit steigender Korrosionstiefe immer langsamer abläuft. Weiterhin ist der Verlauf dieses Prozesses abhängig von der Durchlässigkeit des anstehenden Bodens. Für den Korrosionsfortschritt wurden im Rahmen der ersten Antragsphase dieses Forschungsvorhabens Bestimmungsgleichungen in Abhängigkeit vom Versuchsboden und von der vorhandenen CO2-Konzentration hergeleitet. Um eine quantitative Aussage über den Tragfähigkeitsverlust machen zu können wurden Ausziehversuche an in zwei unterschiedlichen Versuchsböden korrodierten Zementankern durchgeführt. Weiterhin wurden Vergleichsversuche an unkorrodierten Ankern durchgeführt. Bei sehr feinen Böden kann von einem vernachlässigbar kleinen Effekt durch Korrosion aufgrund ihrer geringen Durchlässigkeit ausgegangen werden. Weiterhin kann mit Hilfe der Bestimmungsgleichungen für die Korrosionstiefe in Abhängigkeit von der mittleren Korngröße d 50 des Bodens der Korrosionszeitraum abgeschätzt werden, innerhalb dessen mit keinen Auswirkungen auf die Ankertragfähigkeit zu rechnen ist. Für grobkörnige Böden mit hohem mittlerem Korndurchmesser beeinflusst der Korrosionsprozess die Tragfähigkeit des Ankers erst nach langer Korrosionsdauer und dann nur zögerlich, da die Korrosionstiefe nur noch sehr langsam zunimmt. Der größte Effekt durch Korrosion wurde mit etwa 30 Proz. Tragkraftverlust nach einem Jahr Korrosionsdauer im Fein- bis Mittelsand beobachtet.

Lutz Wichter, Eberhard Joppa, Rüdiger Löer
Erfahrungen aus dem Einsatz von vorgespannten Verpressankern und Verpresspfählen für Dauerverankerungen. Schlußbericht
Bauforschung, Band T 3012
2003, 96 S., 182 Abb.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Auftrag des Deutschen Institutes für Bautechnik wurden 15 Dauerverankerungen von Bauwerken (Stützmauern, Hangsicherungen, Bohrpfahlwände, eine Talsperre), die zwischen 15 und 40 Jahre alt sind, auf ihren Zustand untersucht. Ziel war es, den Zustand der Anker nach dieser Nutzungsdauer festzustellen. Die Ankerköpfe wurden in Augenschein genommen, die Kappen entfernt und die Anker hinsichtlich des Zustandes ihres Korrosionsschutzes beurteilt. Außerdem wurden die Erfahrungen aus der Prüfung von Ankern und der Überwachung von Verankerungsmaßnahmen zusammengetragen und ausgewertet. Bei den Untersuchungen wurden keine Anker angetroffen, die infolge Korrosion gerissen waren und ihre Last verloren hatten. Die Köpfe von Einstabankern mit verzinkten Kopfteilen waren nach 15 bis 20 Jahren praktisch kaum von Korrosion betroffen. Farbbeschichtungen auf den Kopfteilen reichen als Korrosionsschutz aber offensichtlich nicht aus, selbst wenn zinkhaltige Beschichtungen benutzt werden. Die Ankerköpfe von Litzen- und Einstabankern mit solchen Beschichtungen zeigten zum Teil starken Rostbefall. Manche Korrosionsschutzpasten sind offensichtlich unter bestimmten Bedingungen nicht stabil. Es wurden Pasten vorgefunden, die auch nach 30 Jahren praktisch unverändert waren. Andere hatten sich in eine flüssige und eine feste Phase getrennt. Insgesamt ist bei den meisten Ankersystemen die Einfüllöffnung für die Korrosionsschutzpaste in den Kappen zu klein. Insgesamt lässt sich als Ergebnis der Untersuchungen feststellen, dass ein Ankerversagen infolge Korrosion des Zuggliedes wenig wahrscheinlich ist, wenn die Anker fachgerecht eingebaut wurden. Bei einer Beschädigung des Korrosionsschutzes im Kopfbereich während des Einbaus versagen die Anker bereits nach einigen Monaten oder auch erst nach Jahren. Der Einbau der Anker, insbesondere die Montage der Köpfe und das Einbringen des Korrosionsschutzes im Kopfbereich, sollten mit äußerster Sorgfalt erfolgen und (bei wenig erfahrenen Firmen) überwacht werden. Die elektrische Prüfung des Korrosion

T. Triantafyllidis, Christiane Hof
Tragverhalten von Verpressankern unter kalklösender CO2-Belastung. Abschlußbericht
Bauforschung, Band T 3025
2003, 60 S., 49 Abb., 8 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zu den wenigen Einschränkungen für die Ausführung von Verpressankern zählt nach DIN 4125 die Anwesenheit kalkaggressiver Reagenzien im Baugrund bzw. Grundwasser. Durch den Angriff z.B. von kalklösender Kohlensäure wird der Zementverpreßkörper von der Oberfläche her angegriffen und aufgelöst. Dadurch wird die Lastabtragung über die Verpreßkörperoberfläche negativ beeinflusst. Ziel der Untersuchungen ist es, eine genauere Prognose zur Beurteilung des zeitlichen Verlaufs der Ankerresttragfähigkeit unter relevanten Randbedingungen zu ermöglichen. Dazu werden Umströmungsversuche an in Boden gelagerten Zementkörpern zur Bestimmung der Korrosionstiefe in Abhängigkeit von Zeit, Durchlässigkeit des anstehenden Bodens und Konzentration an kalklösender Kohlensäure sowie Rahmenscherversuche an korrodierten Zementkörpern zur Bestimmung der Restscherfestigkeit durchgeführt. Dafür werden spezielle direkte Rahmenschergeräte entwickelt, die zunächst die Korrosion der Zementkörper und direkt anschließend das Abscheren der korrodierten Zementkörper gegen den Boden ermöglichen, ohne daß die Kontaktfläche Boden-Zement vorher beschädigt wird. Die Versuchsergebnisse zeigen, daß der Korrosionsfortschritt gemessen als Dicke der korrodierten Randzone diffusionsgesteuert proportional zur Wurzel der Korrosionsdauer verläuft. Die Beeinflussung der Reibungsparameter (Peakreibungswinkel, Residualreibungswinkel, Dilatanzwinkel) fällt gering aus. Der Peakreibungswinkel fällt auf maximal 90 Proz. des unkorrodierten Ausgangswertes ab, der residuale Reibungswert auf maximal 97 Proz. Die prozentuale Abnahme verläuft dabei starkabflachend und ist nur von der Korrosionstiefe und nicht vom untersuchten Boden abhängig. Ein Abnahme der Dilatanz bzw. der Höhenänderung ist durch die Rahmenscherversuche nicht quantifizierbar. Der Scherweg verkürzt sich durch den Korrosionseinfluß, das bedeutet, daß korrodierte Anker spröder reagieren. Zur Quantifizierung der reduzierten Ankertragkraft müssen zusätzlich Ankerausziehversuche durchgeführt werden.

W. Manns, H.D. Lange
Einfluß aggressiver Wässer und Böden auf das Langzeitverhalten von Verpreßankern und Verpreßpfählen. Abschlußbericht zu Tl.2 -Ausziehversuche-
Bauforschung, Band T 2550
1993, 50 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Zur Abschätzung des Einflusses aggressiver Wässer auf das Langzeitverhalten von Verpreßankern und -pfählen wurden Ausziehversuche an Modellankern durchgeführt, die Aufschluß darüber geben sollten, ob es eine Verringerung der Tragfähigkeit der Anker bzw. Pfähle gibt, wenn diese der Wirkung kalklösender Kohlensäure ausgesetzt sind. Hierzu wurden Modellanker aus Zementstein mit einem w/z-Wert von 0,44 hergestellt und über einen Zeitraum von 12 Monaten mit aggressivem Wasser in Form von Gehalten an kalklösender Kohlensäure von rd. 20 mg/l und 100 mg/l umströmt. In Zeitabständen von 1, 3, 6, 9 und 12 Monaten wurde die Zeit-Verschiebungs-Linie aufgenommen, daraus der Kriechbeiwert k(s) bestimmt und die maximal aufnehmbare Ankerkraft max.A ermittelt. Im Hinblick auf die Aufgabenstellung des Forschungsvorhabens läßt sich folgende, zusammenfassende Aussage formulieren: Nach 12-monatiger Einwirkung von kalklösender Kohlensäure bis zu einem Gehalt von 100 mg/l Wasser korrodiert der Zementstein derart, daß das Langzeittragverhalten von Verpreßankern bzw. -pfählen in Abhängigkeit von der Bodenart und dem Herstellverfahren beeinträchtigt sein kann. (-y-)

G. Gudehus, H. Kreuter, R. Lippomann
Untersuchungsmethoden zur Sanierung von Baugebieten durch Hangverdübelung. Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2471
1992, 67 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Forschungsvorhaben befaßte sich mit ingenieurgeologischen Problemstellungen, die bei der Sicherung von Kriechhängen durch Verdübelung auftreten. Ziel war es, Untersuchungsmethoden zu entwickeln, die eine sichere und wirtschaftliche Sanierung von Baugebieten durch diese bewährte Hangstabilisierungsmaßnahme ermöglichen. Auf Grundlage der Ergebnisse und Erfahrungen wurden praxisgerechte Richtlinien für ihre Anwendung formuliert. Zur geotechnischen Beurteilung und zur Dimensionierung der Verdübelungsmaßnahme werden Messungen, Feld- und Laborversuche durchgeführt. Es wurde ein Entnahmegerät für die Probennahme in Bohrlöchern entwickelt, das den weichen Probenkern möglichst schonend entnimmt und sicher nach oben bringt. In einem Probenaufbewahrungsgerät wird die empfindliche Probe luftdicht verpackt und unter Druck aufbewahrt, um sie vor den schädlichen Einflüssen von Transport und Lagerung zu schützen. Modifizierte Triaxialversuchstechnik ermöglicht die Bestimmung des Zähigkeitsindex und der Scherfestigkeit auf der Gleitfuge. Die Neigungsmeßsondierung in einem Bohrloch gibt Auskunft über die Hangbewehrung und die Tiefenlage der Bewegungshorizonte. (-y-)