Festigkeitsprüfungen an Bauteilen aus Beton und Mauerwerk
Untersuchungen von Mauerwerk, Beton & Mörtel
Die Durchführung von Festigkeitsprüfungen an Bauteilen aus Beton und Mauerwerk wird in allen Stadien des Bauwerks vorgenommen: Vor dem Einsatz der Bauteile, nach der Fertigstellung und bei Bestätigungsprüfungen.
Letztere sind besonders wichtig, weil sich die mechanischen Eigenschaften (und damit die Festigkeit) von Beton und Mauerwerk im Laufe der Zeit durch äußere Einflüsse ändern können.
Festigkeitsprüfung von Beton
Bei Beton wird als wichtigstes Kriterium vor allem die Druckfestigkeit geprüft. Sie wird in einem Druckversuch mit speziell zu diesem Zweck hergestellten Probekörpern ermittelt. In Deutschland werden zur Ermittlung der Druckfestigkeit Probewürfel mit einer Kantenlänge von 15 cm verwendet.
In anderen Ländern benutzt man dagegen 30 cm lange Betonzylinder mit einem Durchmesser von 15 cm. Der Druckversuch erfolgt 28 Tage nach der Herstellung der Probekörper. Der Beurteilung der Druckfestigkeit liegen eine Reihe von DIN Verfahren zugrunde.
Die Probekörper werden bis zur Prüfung in der Regel 28 Tage entweder unter Wasser oder bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 95 Prozent gelagert. Unter besonderen Umständen kann auch ein früherer oder späterer Prüftermin vereinbart werden.
Nach erfolgter Prüfung wird der Beton einer Festigkeitsklasse zugeordnet. Die Bezeichnung gilt für Normal- und Schwerbeton. So steht beispielsweise die Bezeichnung LC 30/37 für einen Leichtbeton (light concrete). Die erste Zahl bezeichnet die in anderen Ländern übliche Zylinderfestigkeit, die zweite Zahl die in Deutschland benutzte Würfelfestigkeit.
Bei Spezialbauten wird auch die chemische Beständigkeit von Beton geprüft, da der Baustoff aufgrund seiner Zusammensetzung nicht säurefest ist, jedoch mittels entsprechender Zusätze widerstandsfähig gemacht werden kann.
Prüfung der Druckfestigkeit von Beton in Bauteilen oder Bauwerken
Eine derartige Prüfung kann durch eine Umnutzung, einen Umbau oder nach einem Schadensereignis notwendig werden.
Die Prüfung kann auch angeordnet werden, wenn die Bauausführung mangelhaft erfolgte oder es Zweifel an der korrekten Bauausführung gibt.
Negative Ergebnisse der Konformitäts- oder Annahmeprüfungen können ebenfalls einer Prüfung der Druckfestigkeit erforderlich machen.
Dabei kommen zerstörungsfreie (indirekte) Prüfmethoden, beispielsweise die Prallhammerprüfung oder Prüfung der Ultraschallgeschwindigkeit zum Einsatz. Gegebenenfalls können auch Bohrkerne entnommen oder direkte und indirekte Prüfmethoden kombiniert werden.
Weitere Festigkeitsprüfungen bei Beton sind:
- Biegezugfestigkeit
- Spaltzugfestigkeit
- Dichte
- Wassereindringtiefe unter Druck
- Frost- und Frost-Tausalz-Widerstand
- Bestimmung des relativen Karbonatisierungswiderstands
- Bestimmung des Chloridwiderstands
- Bestimmung des Elastizitätsmoduls unter Druck
Mauerwerk
Bei Mauerwerk ist die Situation wesentlich komplizierter als bei Beton. Mauerwerk ist ein Verbundwerkstoff, der aus Mauersteinen und Mörtel besteht. Seine Eigenschaften wie zum Beispiel die mechanische Festigkeit einer Wand, ergeben sich aus den stofflichen Eigenschaften der verwendeten Bestandteile, der Geometrie des Bauteils und seiner Wechselwirkung mit anderen Bauteilen wie zum Beispiel Balken oder Träger.
Daher sind für die Festigkeitsprüfung von Mauerwerk eine Reihe von Prüfverfahren notwendig, die in den entsprechenden DIN Normen festgelegt sind:
- Steindruck- und Zugfestigkeit
- Mörteldruckfestigkeit
- Druckfestigkeit des Mauerwerks
- Haftscherfestigkeit
- Biegefestigkeit parallel und senkrecht zur Lagerfuge
- Verformungseigenschaften
Mörtel wird auf Druck- und Biegezugfestigkeit nach verschiedenen DIN Normen geprüft.
Bei Mauerwerk können in bestimmten Abständen Bestätigungsprüfungen notwendig werden, weil es auf äußere Einwirkungen reagiert und sich dadurch die Festigkeit verändern kann.
Wird Mauerwerk zum Beispiel einer Lastbeanspruchung ausgesetzt, hat das bei kurzzeitiger Einwirkung keinen Einfluss, weil der Verbundbaustoff eine natürliche Elastizität besitzt. Hält die Beanspruchung jedoch längere Zeit an, kann es passieren, dass die Mauer zu “kriechen” beginnt und sich Verformungen bilden, die nicht wieder rückgängig gemacht werden können.
Feuchtigkeit hat ebenfalls einen erheblichen Einfluss auf das Mauerwerk. Nimmt es Feuchtigkeit auf, kommt es zu einer Dehnung, die Mauer “quillt”. Zwar schrumpft sie später beim Austrocknen wieder, trotzdem kann es zu irreversiblen Verformungen kommen.
Eine Verformung und somit Änderung der Festigkeit ist ebenfalls durch eine Zwangsbeanspruchung möglich. So kann zum Beispiel eine Verkürzung, Verlängerung oder Durchbiegen der Decke zu Rissen im Mauerwerk führen, wenn dieses fest mit der Decke verbunden ist.
Länger anhaltende Temperatureinwirkungen können ebenfalls Formänderungen des Mauerwerks verursachen.
Fazit
Festigkeitsprüfungen bei Bauteilen aus Beton und Mauerwerk sind nicht nur bei Neubauten unerlässlich, sondern auch bei einer Umnutzung, Umbau oder nach einem Schadensereignis vorgeschrieben.
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