Das Forschungsvorhaben hatte zum Ziel, Erkenntnisse zur zeitlichen Entwicklung des Wassergehalts sowie der Temperaturbeanspruchung im Kappenbeton von Brücken zu erhalten. Bei den Untersuchungen wurde der Wassergehalt im Luftporenbeton der Kappe indirekt über die Messung des tiefenabhängigen Elektrolytwiderstands des Betons bestimmt. Dabei wurde gleichzeitig die tiefenabhängige Temperatur aufgezeichnet. Für die Versuche wurde die Brückenkappe einer bestehenden Brücke über eine Autobahn im Sauerland nachträglich mit Multiring-Elektroden und Temperatursensoren ausgerüstet. Die Messungen erfolgten als Dauermessungen über einen Zeitraum von dreieinhalb Jahren in Tiefen zwischen 7 mm und 87 mm unter der Oberkante der Kappe und begannen etwa fünf Jahre nach Fertigstellung des Bauwerks. Im Beobachtungszeitraum lag die Wassersättigung zwischen der im Labor ermittelten Wassersättigung unter atmosphärischem Druck und der hygroskopischen Sättigung, die sich nach Lagerung bei 95 Prozent relativer Luftfeuchte einstellt. Zusammenhänge zwischen dem Sättigungsgrad im Kappenbeton und den Witterungsbedingungen konnten im untersuchten Tiefenbereich (7 mm bis 87 mm) nicht festgestellt werden. Allerdings war in der obersten Messtiefe von 7 mm ein leichter Anstieg des Elektrolytwiderstands feststellbar. Im Beobachtungszeitraum wurden in der Kappe Minimaltemperaturen von bis zu -10 Grad Celsius bei Auftreten von Frost-Tau-Wechseln gemessen, während an Eistagen mit Temperaturen dauerhaft unter 0 Grad Celsius vereinzelt Temperaturen bis zu -15 Grad Celsius festgestellt wurden. Bei den bei Brückenkappen gegebenen Randbedingungen, insbesondere der Verwendung von Luftporenbeton, und den Messergebnissen kann von eher unkritischen Bedingungen für eine Frostschädigung ausgegangen werden. Bei dieser Aussage ist allerdings zu berücksichtigen, dass die Messdaten erst ab einem Abstand von circa 7 mm unter der Kappenoberfläche erfasst werden konnten.

Der Zustand von Brücken und anderen Ingenieurbauwerken im Zuge von Wegen und Straßen wird im Rahmen der Bauwerksprüfung nach DIN 1076 erfasst. Hauptprüfungen erfolgen alle 6 Jahre und werden durch speziell ausgebildete Bauwerksprüfingenieure vorwiegend visuell durchgeführt. Die hierbei festgestellten Schäden werden hinsichtlich der Merkmale Standsicherheit, Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit bewertet. Auf der Grundlage dieser Schadensbewertungen wird die Zustandsnote für das Bauwerk automatisch ermittelt. Der Bauwerkszustand stellt eine der wesentlichen Eingangsgrößen für das derzeit im Aufbau befindliche Bauwerks-Management-System dar. Bei außergewöhnlichen Schäden, dies sind Schäden, deren Art, Ursache und Umfang bei der Prüfung nach DIN 1076 nicht eindeutig festgestellt werden können, werden vertiefte Schadensanalysen veranlasst. Bei diesen Analysen kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, wobei aus Sicht des Bauwerkseigentümers der Einsatz zerstörungsfreier bzw. zerstörungsarmer Prüfverfahren (ZfP) anzustreben ist. Auch die Ergebnisse dieser vertieften Untersuchungen finden Eingang in das Bauwerks-Management-System. Aufbauend auf den Ergebnissen bereits abgeschlossener Forschungsprojekte wurde in Zusammenarbeit zwischen dem Hessischen Landesamt für Straßen- und Verkehrswesen (HLSV) und der BASt ein Forschungsvorhaben konzipiert, das die Erprobung und Bewertung verschiedener Verfahren der ZfP hinsichtlich der Zustandsuntersuchung von Spanngliedern mit nachträglichem Verbund zum Ziel hatte. Die BASt wurde durch das HLSV mit der Durchführung zerstörungsfreier Untersuchungen an der zum Rückbau und Ersatz anstehenden Talbrücke Haiger beauftragt. Mit einem Teil der Untersuchungen wurde die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) beauftragt. Für die Durchführung der Untersuchungen wurden ein Teilstück aus der Fahrbahnplatte im Bereich einer Koppelstelle herausgeschnitten und entnommen. Weiterhin wurde ein ca. 30 m langes Teilstück eines Längsträgers für die Untersuchungen bereitgestellt. Äußerlich sichtbare Schädigungen waren bei keinem dieser beiden Bauteile zu erkennen. Beide Bauteile wurden auf einem vorbereiteten Gelände abgesetzt und gesichert. Die Durchführung der Untersuchungen erfolgte im Zeitraum von November 1999 bis Dezember 2000. Der hier vorgelegte Bericht behandelt die durch die Gesellschaft für Geophysikalische Untersuchungen (GGU) durchgeführten Radarmessungen und die durch die BASt und die BAM durchgeführten Untersuchungen mittels Impakt-Echo. Außerdem wurden Messungen mit den Ultraschallecho-Verfahren der BAM und der Materialforschungs- und -prüfanstalt der Bauhausuniversität Weimar (MFPA Weimar) durchgeführt. Auf diese Weise kamen aktuelle Verfahrensentwicklungen zum Einsatz, die ihre Leistungsfähigkeit bereits bei vergleichbaren Untersuchungen nachgewiesen hatten, und die hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Praxis verglichen und bewertet werden sollten. Die Prüfaufgaben bezogen sich auf die Lokalisierung der Spannkanäle, der Betondeckung und Zustandsuntersuchung und die Lokalisierung von Anomalitäten (insbesondere Verdichtungsmängeln) im Beton. Die Ergebnisse der hier durchgeführten Untersuchungen mittels Georadar, Impakt-Echo und Ultraschallecho verdeutlichen, dass diese zerstörungsfreien Prüfverfahren zur Zustandsuntersuchung von Betonbauteilen praktisch eingesetzt werden können. Aus den Messergebnissen lassen sich entsprechend der Schadensbewertung nach der "Richtlinie zur einheitlichen Erfassung, Bewertung, Aufzeichnung und Auswertung von Ergebnissen der Bauwerksprüfungen nach DIN 1076" (RI-EBW-PRÜF) ableiten. Somit ist eine weitere Verwendung im Rahmen des Erhaltungs-Managements möglich.

Bei Fahrbahnoberflächen von Brücken und insbesondere von Stahlbrücken besteht gegenüber dem Straßenverlauf vor und hinter der Brücke die Gefahr einer vorzeitigen Glättebildung, da die relativ dünnen Fahrbahntafeln schnell auskühlen, während der dickere Belagsaufbau und der Untergrund auf der freien Strecke wie ein Wärmespeicher wirken. Insbesondere bei Brücken an ungünstigen Standorten, wie in der Nähe von Gewässern oder in Einschnitten, besteht vor allem im Spätherbst und am Beginn des Frühjahrs eine besondere Gefahr für die Verkehrsteilnehmer. Dieser besonderen Gefährdung des Verkehrs wird derzeit entweder durch Frühwarnsysteme mit vorsorglichem Streudienst oder durch Taumittelsprühanlagen begegnet. Eine weitere Möglichkeit die besondere Gefährdung aus dem Vereisungsverhalten der Brückenfahrbahn zu beseitigen, ist die, den Fahrbahnbelag der gefährdeten Brücken in den kritischen Zeiträumen zu beheizen. Dadurch wird die Salzbelastung für die Umwelt und auch für das Bauwerk reduziert. Im BASt"Bericht B87 "Vermeidung von Glättebildung auf Brücken durch die Nutzung von Geothermie" [2] wird diese umweltfreundliche Alternative ausführlich erläutert. Im Rahmen des hier beschriebenen Projekts wurden ergänzende Untersuchungen durchgeführt, um weiterführende Erkenntnisse über das Verbundverhalten und die Dauerhaftigkeit von Gussasphalt mit integrierten Rohrregistern zu gewinnen und daraus Empfehlungen für die Praxis abzuleiten. Zum einen handelt es sich um Abreissversuche an zwei D-Brückenmodulen mit Fahrbahntemperierung, zum anderen um Langzeitmessungen auf einer Straßenbrücke, bei der im Rahmen einer Erneuerung des Fahrbahnbelags probeweise Rohrregister eingebaut wurden. Es wurden verschiedene Systeme untersucht, die eine sichere Befestigung der Rohrregister auf der Unterlage gewährleisten und gleichzeitig den Einbau der Deckschicht möglichst wenig behindern. Desweiteren wurde die Ausrichtung der Rohre untersucht und die Dauerhaftigkeit überprüft. Großflächige Befestigungsgitter haben sich zur Fixierung von Rohrregistern für die in Deutschland üblichen Fahrbahnbeläge als ungeeignet erwiesen, da sie einen ausreichenden Schichtenverbund behindern. Für die Befestigung der Rohrregister sind daher wenig störende Befestigungsmittel wie z.B. halbseitige Rohrschellen zu empfehlen. Für quer zur Fahrtrichtung ausgeführte Rohrregistern konnte die grundsätzliche Praxistauglichkeit hinsichtlich des Einbaus und der Dauerhaftigkeit unter Verkehrsbelastung nachgewiesen werden. Als entsprechender Nachweis für längs zur Fahrtrichtung ausgeführte Rohrregister dient die erfolgreiche Pilotanwendung bei der Kanalbrücke Berkenthin. Im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit konnten im Untersuchungszeitraum von 5 Jahren keine Einschränkungen festgestellt werden. Es wurden weder Risse noch Verformungen im Fahrbahnbelag indiziert. Für eine weitere Beurteilung des Langzeitverhaltens sollten auch zukünftig regelmäßige Begehungen und Messungen erfolgen.

Im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens werden Überwachungskonzepte, die tragfähigkeitsrelevante Verstärkungen von Brückenbauwerken aus Beton dauerhaft überwachen und beurteilen sollen, entwickelt. Die praktische Umsetzung des Konzeptes erfolgt anhand einer Pilotanwendung. Die konzeptionellen Arbeitsschritte umfassen die Vorstellung der tragfähigkeitsrelevanten Verstärkungsverfahren, die sich in der Praxis bewährt haben. Diese werden zusammengestellt und hinsichtlich der Anforderungen und Bedingungen für eine geeignete Überwachung analysiert. Daran anschließend werden die für eine Dauerüberwachung von Verstärkungsmaßnahmen geeigneten Sensoren dargestellt und für die wesentlichen Verstärkungsverfahren in Diagrammen zusammengefasst. Den Kernpunkt des Überwachungssystems stellt die Merkmalsextraktion und Diagnose aus den Messdaten dar. Dazu werden das Leistungsspektrum und die Unterschiede physikalischer und nichtphysikalischer Modelle unter Angabe von Vor- und Nachteilen analysiert. Auf der Grundlage der vorherigen Arbeitsschritte wird ein geeignetes Überwachungskonzept für die konkrete Umsetzung entwickelt und im Anschluss an der Talbrücke Germinghausen im Zuge der BAB 45 umgesetzt. Die Beurteilung der Funktion und Zuverlässigkeit des Überwachungssystems erfolgt dabei anhand der Wirksamkeit der vorhandenen Stahllaschen, der Effektivität bzw. Wirksamkeit der zusätzlichen externen Vorspannung, des Einflusses der zusätzlichen externen Vorspannung auf die vorhandenen Stahllaschen, sowie der dauerhaften Funktionsfähigkeit der zusätzlichen externen Vorspannung. Die Grundlage der Messdatenanalyse bildet der Vergleich von Messwerten innerhalb definierter Referenzzustände vor und nach der Verstärkung auf Basis der Regressionsanalyse. Insgesamt kann mit der Pilotanwendung gezeigt werden, dass sich das im Vorfeld erarbeitete Konzept unter Berücksichtigung der dargestellten Randbedingungen und vorgenommenen Anpassungen als geeignete Methode zur Überwachung und qualitativen Bewertung der Verstärkungsmaßnahme bewiesen hat.

Der Bericht enthält die Beurteilung von schädigungsrelevanten Einwirkungen und Schädigungspotenzialen von Betonbrücken sowie deren Erfassung am Bauteil mithilfe aussagekräftiger Parameter und geeigneter Sensoren im Rahmen des Themenschwerpunkts "Intelligente Bauwerke" der BASt. Die Grundlage zur Beurteilung von Schädigungspotenzialen bildet die Auswertung tatsächlich aufgetretener Schäden an Stahlbeton- und Spannbetonbrücken (97.662 Schäden an 3.474 Brücken). Neben der Aufbereitung der chronologischen Entwicklung von Vorschriften und Normen für den Bau von Brücken wurden Schäden infolge von Planungs- und Entwurfsfehlern, sowie Ausführungsfehlern analysiert. Den Schwerpunkt des Berichts bilden die Darstellung und Bewertung von Schädigungspotenzialen getrennt für die Widerstandsseite(auffällige Bauteile/Konstruktionen) sowie für die Einwirkungsseite (relevante Einwirkungen). Bauteile und Konstruktionen werden dazu im Hinblick auf die Merkmale Standsicherheit, Dauerhaftigkeit und Verkehrssicherheit untersucht. Darüber hinaus werden maßgebende Einwirkungen aus den Umweltbedingungen und insbesondere die Einwirkungen infolge des (Schwer-)Verkehrs bewertet. In einem weiteren Arbeitsschritt werden geeignete Schädigungsmodelle zur Beschreibung bekannter Schädigungsprozesse bei Brücken aus Stahl- und Spannbeton dargestellt und die modellspezifischen Einflussgrößen detailliert aufbereitet. Die Darstellung relevanter Parameter zur Erfassung von Einwirkungen und Schäden an Brückenbauwerken, sowie die Erfassung dieser Parameter mit geeigneten Sensoren bilden einen weiteren Schwerpunkt des Projektes. Darüber hinaus werden die Grundlagen eines Datenerfassungssystems dargestellt und abschließend Genauigkeits- und Häufigkeitsbereiche für die Datenerfassung und die Möglichkeiten der Sensorplatzierung aufgezeigt. Die Zusammenstellung der Ergebnisse erfolgt in Form eines Handbuchs.

Das Merkblatt für die Fugenfüllungen in Verkehrsflächen aus Beton einschließlich der Lieferbedingungen für bituminöse Fugenvergussmassen (TL-bit Fug 82) aus dem Jahr 1982 wurde überarbeitet. Es entstanden die Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Fugenfüllungen in Verkehrsflächen (ZTV Fug-StB 01) mit den Technischen Lieferbedingungen (TL Fug-StB 01) und den Technischen Prüfvorschriften (TP Fug-StB 01), die mit dem Allgemeinen Rundschreiben Straßenbau Nr. 29/2001 vom 31. Juli 2001 für den Bereich der Bundesfernstraßen eingeführt wurden. Als Fugenfüllungen für die Fugen zwischen dem Asphaltbelag und dem Schrammbord auf Brücken werden in den ZTV Fug-StB 01 verarbeitbare elastische Fugenmassen vorgeschrieben. Diese elastischen Fugenmassen sind für Änderungen der Fugenspaltbreite bis 35 % ausgelegt. Bei Fugenspaltbreiten ab 15 mm sind zwischen der Fugenfüllung neben der Schutzschicht und der Fugenfüllung neben der Deckschicht als Unterfüllstoff rechteckige Profile oder Trennstreifen vorzusehen. Die Vergusstiefe muss mindestens das 1,5-fache der Fugenspaltbreite betragen. Der bei den Randfugen auf Beton- und Stahlbrücken zwischen dem Fugenverguss in der Schutzschicht und dem Fugenverguss in der Deckschicht eingelegte Unterfüllstoff oder Trennstreifen soll die Drei-Flanken-Haftung verhindern, da durch sie die Belastung der Fugenflanken vergrößert wuerde, was zu einem Ablösen der Fugenflanken führen könnte. Die Verwendung des Unterfüllstoffes ist aber auch mit Nachteilen verbunden. Wird die Fuge an irgendeiner Stelle undicht, so dringt Wasser, im Winter Salzwasser, in die Fuge ein und verteilt sich entlang des Trennstreifens. Der Schrammbord wird über große Längen geschädigt, wobei diese Schädigung lange Zeit nicht erkannt werden kann. In den Arbeitskreisen 7.10.1 "Beläge auf Betonbrücken" und 7.10.2 "Beläge auf Stahlbrücken" der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) wurde erwogen, den Unterfüllstoff oder Trennstreifen bei den Fugen vor Schrammborden oder Bordsteinen auf Brücken wegzulassen, um die Schädigung des Bauwerks bei einem örtlichen Versagen der Fugenfüllung zu minimieren. Dies würde jedoch voraussetzen, dass die Fugenbewegungen in diesen Bereichen ausreichend klein sind, damit die erhöhte Beanspruchung der Fugenflanken aufgrund der Drei-Flanken-Haftung keine Auswirkungen hat. Zu diesem Zweck wurden im Rahmen dieses Projektes sowohl kurzfristige als auch langfristige Fugenbewegungen an 2 Beton- und 3 Stahlbrücken gemessen. Die Mindestbreite der Randfugen auf Brücken entlang der Schrammborde beträgt 2 cm. Daraus ergibt sich, dass bei Verwendung der elastischen Fugenmassen nach den ZTV Fug-StB 01 Änderungen der Fugenspaltbreite von mindestens 6,5 mm aufgenommen werden können. Die Messungen ergaben, dass die tatsächlich auftretenden Fugenbewegungen nur ca.10 % der theoretisch möglichen Fugenbewegung betragen. Ein Weglassen des Unterfüllstoffes bzw. des Trennstreifens bei Fugenfüllungen der Randfugen entlang des Schrammbordes sollte daher möglich sein. Es ist geplant, die Randfugen von etwa 10 Brücken ohne Unterfüllstoff auszuführen und die Bewährung dieser Randfugen über einen Zeitraum von 4 Jahren zu beobachten. Bei positivem Ergebnis dieses Bewährungsnachweises könnte dann die obligatorische Verwendung eines Unterfüllstoffes oder eines Trennstreifens bei Randfugen auf Brücken entfallen. Desweiteren kann aus den Messergebnissen ein praxisgerechtes Belastungskollektiv für Prüfungen oder Untersuchungen an Fugenfüllungen abgeleitet werden, welches sowohl die temperaturbedingten tages- oder jahreszyklischen Fugenbewegungen als auch die Fugenbewegungen aus Verkehr simuliert. Zur Vereinfachung des Kollektivs und da die jahreszyklischen Fugenbewegungen kleiner als die tageszyklischen Fugenbewegungen sind, reicht es aus, nur die tageszyklischen Fugenbewegungen zu simulieren. Die Frequenz muss unter Berücksichtigung der Materialeigenschaften festgelegt werden. Die Amplitude der Fugenbewegung sollte 0,45 mm betragen. Die Fugenbewegungen aus Verkehr können praxisgerecht mit einer Frequenz von ca. 1 Hz bei einer Amplitude von 30 -µm für den Lkw-Verkehr oder 0,50 -µm für Schwerlasttransporte simuliert werden. Gegebenenfalls sollte zu den vorgenannten Amplituden noch ein Zuschlag für an den hier untersuchten Brücken nicht erfasste Effekte hinzugerechnet werden.

Als Ersatz für das "Merkblatt für reaktionsharzgebundene Dünnbeläge auf Stahl" von 1984 wurden im Arbeitskreis 7.10.2 "Brückenbeläge auf Stahl" der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) "Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Herstellung von reaktionsharzgebundenen Dünnbelägen auf Stahl" (ZTV-RHD-ST) erarbeitet. Hierbei wurde der bisher den Materialherstellern weitgehend freigestellte Belagsaufbau anhand der bis dahin gemachten Praxiserfahrungen in engeren Grenzen vorgeschrieben (zum Beispiel homogener Belagsaufbau, bestimmte Mineralstoffe). Dieser geforderte Belagsaufbau unterscheidet sich bei einigen Materialherstellern erheblich von dem bisher verwendeten Belagsaufbau, weshalb nach der Einführung der ZTV-RHD-ST von Herstellerseite modifizierte reaktionsharzgebundene Dünnbeläge (RHD-Beläge) zu erwarten sind. Ein besonders sensibles Anwendungsgebiet für diese RHD-Beläge stellen die Fahrbahnplatten des D-Brücken-Gerätes (Behelfsbrücke) dar, da hier die Dicke der orthotropen Fahrbahnplatten je nach Ausführung nur 8,5 mm beträgt. Dies führte in der Vergangenheit des Öfteren zu einem Versagen der verwendeten Beläge schon während der üblichen 0,5- bis 2-jährigen Standzeit der Behelfsbrücken im Rahmen eines Einsatzes, so dass Belagsinstandsetzungen vor Ort mit starken Verkehrsbeeinträchtigungen nötig wurden. Aus diesem Grund wurde die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) vom Bundesministerium für Verkehr, Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) aufgefordert, vergleichende Untersuchungen der zur Zeit gängigen RHD-Beläge an einer im Einsatz befindlichen Behelfsbrücke vorzunehmen. Hierbei sollten auch schon die oben beschriebenen Änderungen der Belagsaufbauten berücksichtigt werden, um erste Erfahrungen mit den geänderten Belägen zu sammeln. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnten die Schwächen und Empfindlichkeiten der einzelnen Belagsysteme aufgezeigt werden. Am Beispiel des untersuchten PUR-Belages konnte deutlich gezeigt werden, dass der zukünftig vorgeschriebene homogene Belagsaufbau eine sinnvolle Festlegung zur Verhinderung von Glattstellen nach dem Herausfahren der Abstreuung darstellt. Die vorgeschriebenen Abstreumaterialien für die befahrenen Flächen (Chromerzschlacke und/oder Korund) wurden durch die Untersuchungen bestätigt. Die unter Baustellenbedingungen bedeutende Möglichkeit der schnellen Aushärtung einzelner Belagsysteme wurde am Beispiel eines PMMA-Belages und eines EP-Belages mit modifiziertem Härter aufgezeigt. Die Untersuchungen hinsichtlich des ein- beziehungsweise zweilagigen Belagsaufbaus ergaben keine Unterschiede der Ebenheiten und der Abreissfestigkeiten der hergestellten Beläge. Auch wurde nachgewiesen, dass der homogene Belagsaufbau sowohl bei einem einlagigen als auch bei einem zweilagigen Belagsaufbau gleichermaßen hergestellt werden kann. Daher wurde die ursprünglich vorgesehene Festlegung eines zweilagigen Belagsaufbaus nicht in die ZTV-RHD-ST übernommen, sondern den Herstellern wurde der ein- oder zweilagige Belagsaufbau freigestellt. Parallel zu diesen Untersuchungen an den RHD-Belägen wurden an einer Fahrbahnplatte Durchbiegungsmessungen durchgeführt, um nachzuweisen, ob das bei der Grundprüfung verwendete Belastungskollektiv auch für die Prüfung der auf einem D-Brücken-Gerät verwendeten RHD-Beläge ausreicht oder ob für diesen Anwendungsfall eine modifizierte Dauerschwellbiegeprüfung notwendig ist. Hierzu wurde aus umfangreichen Messungen ein Belastungskollektiv für die Durchbiegungen an der Fahrbahnplatte einer D-Brücke abgeleitet und mit dem bei der Grundprüfung verwendeten Belastungskollektiv verglichen. Es konnte nachgewiesen werden, dass das bei der Grundprüfung verwendete Belastungskollektiv die Belastungen und Verformungen der RHD-Beläge auf der Fahrbahnplatte einer D-Brücke mit abdeckt. Es ist keine gesonderte Dauerschwellbiegeprüfung für diesen Anwendungsfall notwendig. Anhand der durchgeführten Untersuchungen konnten eine Reihe der bei der Erarbeitung der ZTV-RHD-ST getroffenen Festlegungen überprüft oder angepasst und in die ZTV übernommen werden. Die Möglichkeit des Einsatzes der nach diesen Festlegungen modifizierten RHD-Beläge auf den Fahrbahnplatten eines D-Brücken-Gerätes wurde nachgewiesen.

Erfahrungen mit Instandsetzungsmaßnahmen an Betonbauwerken aus der Vergangenheit haben deutlich gemacht, dass frühzeitiges Erkennen und Beseitigen von Betonschäden ganz wesentlich zur Kostenreduzierung beitragen können. Die auslösende Anregung zur Entwicklung des Bohrverfahrens resultierte daraus, dass es bisher kein baustellengerechtes und zerstörungsarmes Verfahren zur gemeinsamen Untersuchung der Karbonatisierungstiefe und des Chloridgehaltes gab. Ziel des Projektes war, ein solches Verfahren zu entwickeln, mit dessen Hilfe durch vergleichende Beurteilung der Bausubstanz eine Dringlichkeitsreihung möglich wird, mit der die verfügbaren Geldmittel für Erhaltungsmaßnahmen gezielter und wirkungsvoller einzusetzen sind.Das transportable und mobil einzusetzende Bohrverfahren erlaubt, unmittelbar aus dem beim Bohren entstehenden Bohrmehl Konzentrationsänderungen in der Bohrflüssigkeit zu bestimmen. Die Konzentrationsbestimmung kann direkt der Bohrtiefe zugeordnet werden. Derzeit können die für die oberflächennahe Betonsituation wichtigen Parameter pH-Wert und Chloridgehalt in den jeweiligen Tiefenhorizonten unmittelbar bestimmt werden. Anhand der unmittelbar nach der Messung ausgegebenen Messprotokolle kann kurzfristig entschieden werden, ob gegebenenfalls in kritischen Bereichen zur statistischen Untermauerung der Stichprobenerhebungen weitere Bohrungen erforderlich sind. Hierbei wird ein im Durchmesser etwa 18 mm großes und rund 50 mm tiefes Bohrloch erbohrt, so dass man von einem zerstörungsarmen Verfahren sprechen kann. Die Bestimmung der beiden Werte wird am Aufschluss des Bohrmehls aus dem gleichen Bohrloch vorgenommen. Die Bohreinrichtung besteht aus Elementen, die ein kontinuierliches und schlagfreies Bohren in beliebig gerichtete Betonbauteile ermöglichen. Dabei transportiert eine Messlösung das Bohrmehl in einem geschlossenen Kreislauf. Mit Hilfe spezieller Elektroden werden die Alkalität und der Chloridgehalt gemessen. Die Messwerte werden elektrisch umgesetzt, digitalisiert, gespeichert und mittels eines DV-Programmes so bearbeitet, dass eine Darstellung des pH-Wertes sowie des Chloridgehaltes jeweils in Abhängigkeit von der Bohrtiefe nach dem Beenden der Bohrung in Form entsprechender Messkurven erfolgen kann.

Gemäß den "Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Herstellung von Brückenbelägen auf Stahl" (ZTV-BEL-ST 92) müssen Abdichtsysteme einer Grundprüfung unterzogen werden. Den Kernpunkt dieser Grundprüfung stellt die in den "Technischen Prüfvorschriften für die Prüfung der Dichtungsschichten und der Abdichtungssysteme für Brückenbeläge auf Stahl" (TP-BEL-ST) geregelte Dauerschwellbiegeprüfung dar. Diese Dauerschwellbiegeprüfung soll im Zuge der Überarbeitung des Merkblattes für reaktionsharzgebundene Dünnbeläge auf Stahl zu den "Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für die Herstellung von reaktionsharzgebundenen Dünnbelägen auf Stahl" (ZTV-RHD-ST) auch für diese Beläge eingeführt werden. Hierzu war es notwendig, ein praxisnahes und belagunabhängiges Belastungskollektiv für die Dauerschwellbiegeprüfung zu ermitteln. In der Vergangenheit wurde diese Dauerschwellbiegeprüfung mit einer dynamischen Einstufenbelastung durchgeführt, welche die tatsächliche Beanspruchung eines Belages nicht ausreichend darstellt. Im Rahmen der Untersuchungen an der orthotropen Platte der Rheinbrücke Emscher-Schnellweg im Zuge der BAB A 42 wurde ein praxisnahes, aus umfangreichen Messungen der tatsächlichen Verformungen einer orthotropen Fahrbahnplatte unter Verkehr abgeleitetes Mehrstufenkollektiv zur Modifikation der Dauerschwellbiegeprüfung erarbeitet.

Im Rahmen des Forschungsprojektes wurden Qualitätsunterschiede von marktgängigen Hydrophobierungsmitteln sowie deren Dauerhaftigkeit im Hinblick auf die wasserabweisende Wirkung untersucht. Um die formulierte Zielsetzung zu erfüllen, wurden Betonplatten mit 14 verschiedenen Hydrophobierungsmitteln nach einer festgelegten Applikationsmethode behandelt. Anschließend wurden die hydrophobierten Platten für eine Dauer von 5 Jahren der freien Witterung ausgesetzt. Die erste Messung fand jeweils 28 Tage nach der Behandlung mit einem Hydrophobierungsmittel statt. Danach wurden die Messungen alle 6 Monate wiederholt. Mit den Messungen wurde im November 1989 begonnen. Sie wurden im Frühjahr 1995 abgeschlossen. Es wurden insgesamt 3 Versuchsreihen durchgeführt, die sich voneinander entweder durch verschiedene Feuchtegehalte der zu hydrophobierenden Betonplatten (3,5 Gewichtsprozent in Versuchsreihe 1 und 3 beziehungsweise 4,5 Gewichtsprozent in Versuchsreihe 2) oder aber durch die verschiedenen Hersteller (extern - Versuchsreihe 1 und 2, BASt - Versuchsreihe 3) unterscheiden. Eine ausreichende Hydrophobierungsqualität der Betonplatten der Versuchsreihe 1 wurde nur mit 2 Produkten erreicht. Die Hydrophobierungsqualität bleibt bei diesen Produkten über 5 Jahre nahezu unverändert. In der Versuchsreihe 2 konnte mit keinem der 13 Hydrophobierungsprodukte eine ausreichende Qualität erreicht werden. Eine erneute Hydrophobierung nach 2-monatiger Austrocknungszeit der Betonplatten führte dazu, dass mit 7 Produkten eine ausreichende Hydrophobierungsqualität erreicht werden konnte. Die Qualität bleibt jedoch nur für 5 Produkte über die Versuchsdauer von 4 Jahren unverändert. In 3 Fällen wurde mit allen 5 Produkten eine sehr gute Hydrophobierungsqualitaet erzielt, die über eine Versuchsdauer von 4,5 Jahren nahezu konstant blieb.

Der Schlussbericht zum Projekt "Messung von Temperaturunterschieden an Betonbrücken" beendet eine Reihe von bisher vier Berichten über die Belastung von Betonbrücken unterschiedlicher Querschnitte durch Wärmeeinwirkungen. Untersucht wurden Belastungen durch klimatische Einflüsse und durch Wärmeeinleitung beim Einbau bituminöser Fahrbahnbeläge. Der Bericht erläutert die Ermittlung repräsentativer Bauwerkstemperaturen zur vereinfachten Erfassung verformungswirksamer Temperaturen bei Bauwerksprüfungen. Es werden Möglichkeiten für die Wahl von Ersatzmessstellen aufgezeigt und Ansätze für die Gewichtung der Messwerte vorgeschlagen. Die statistische Auswertung von Langzeitmessungen an sieben Bauwerken führt zu dem Ergebnis, dass längsdehnungswirksame Bauteiltemperaturen mit einfachen Messmitteln bei akzeptabler Bestimmungsgenauigkeit erfasst werden können. Eine Vereinfachung der Erfassung von Temperaturunterschieden an Bauwerksteilen erweist sich als teilweise problematisch. Weiterhin behandelt der Bericht die Ermittlung statistisch abgesicherter Temperaturgrenzwerte an Brückenüberbauten als Beitrag zu der Diskussion über die Bemessung von Brückenlagern. Im Vordergrund steht die Ableitung einer Extremwertprognose für das Gebiet der Bundesrepublik Deutschland aus den Ergebnissen von Langzeitmessungen an mehreren Brückenbauwerken und aus Sammlungen statistischer Daten des Deutschen Wetterdienstes.

Der vorliegende Bericht beschreibt Konzepte für eine intelligente Brücke auf der Grundlage einer zuverlässigkeitsbasierten Zustandsbewertung unter Berücksichtigung von Bauwerksinformationen, welche aus Prüfungen, Inspektionen und Überwachung gewonnen werden. Das Brückensystem wird durch ein Modell beschrieben, welches den zentralen Teil des Konzeptes darstellt. Das Modell wird in Schädigungsmodelle und ein Tragwerkssystem-Modell unterteilt. Dieses Modell wird a-priori durch die Eingangsdaten (welche etwa die Geometrie, die Materialien und die Verwendung der Brücke beschreiben) charakterisiert. Aus diesen ergeben sich dann auch die Ausgangsmodelle. Um die signifikanten Streuungen und Unsicherheiten adäquat abzubilden sind diese Modelle probabilistisch. Das Modell liefert eine sich kontinuierlich ändernde probabilistische Zustandsbewertung. Die Zustandsbewertung gibt eine Aussage über den Zustand und die Zuverlässigkeit des Brückensystems und seiner Bauteile und dient als Grundlage für die Planung und die Optimierung von Maßnahmen. Die Verwendung von Resultaten aus Inspektionen, Prüfungen und Überwachungen erfolgt durch eine Aktualisierung der Modellparameter. Die Aktualisierung beruht auf der Methode der Bayes'schen Aktualisierung und wird auf der Grundlage der entwickelten Klassifizierung der Bauwerksinformationen mit entsprechenden Methoden durchgeführt. Dieses Verfahren erlaubt es, alle Informationen in konsistenter Weise in ein einziges Modell einfließen zu lassen. Dabei wird die Genauigkeit und Aussagekraft der gewonnenen Daten und Beobachtungen explizit berücksichtigt. Durch die Aktualisierung der Modellparameter unter Berücksichtigung von Systemeffekten wird die Zustandsbewertung der Bauteile und des Brückensystems aktualisiert. Das ermöglicht die Planung und die Optimierung von Maßnahmen unter Berücksichtigung der Bauwerksinformationen. Auf diese Weise wird die intelligente Brücke mit Inspektionen und Überwachungen zu einem adaptiven System, welches sich Veränderungen anpassen kann.