5.1_Prüfbericht_Beton.pdf

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Durchführung einer Bausubstanzprüfung

Bauwerk:

Hochwasserpumpwerk

Linner Mühlenbach, Krefeld

PB 53191-01-2025

erstattet an die

Lückmann Pumpen-Center GmbH Marie-Curie-Straße 3 49134 Wallenhorst

Krefeld, den 30. Juni 2025

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Untersuchungsbericht

Auftrags-Nr.: PB 53191-01-2025

Datum / Zeichen: 30. Juni 2025 / Rö / BW

Auftraggeber: Lückmann Pumpen-Center GmbH Marie-Curie-Straße 3 49134 Wallenhorst

Gegenstand des Auftrages: Durchführung einer Bausubstanzprüfung Hochwasserpumpwerk Linner Mühlenbach, Krefeld

Dieser Untersuchungsbericht umfasst 47 Seiten einschließlich Anhänge.

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Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung ...................................................................................................................... 4

2 Augenscheinliche Begutachtung ................................................................................... 5

3 Lagepläne - Begutachtete Bereiche ............................................................................ 12

3.1 Durchgeführte Prüfungen (Übersichtsplan).................................................................. 12

3.2 Durchgeführte Prüfungen (Bilddokumentation) ............................................................ 14

4 Durchgeführte Untersuchungen und Prüfungen .......................................................... 17

4.1 Bestimmung der Rohdichte und die Druckfestigkeit an den Bohrkernproben ............... 18

4.2 Bestimmung der Karbonatisierungstiefe ...................................................................... 19

4.3 Bestimmung des Chloridgehaltes ................................................................................ 20

4.4 Bestimmung der Bewehrungsüberdeckung ................................................................. 21

4.5 Bestimmung der Oberflächenzugfestigkeit .................................................................. 27

5 Bewertung der Prüfergebnisse und Empfehlung für die weitere Vorgehensweise ....... 28

Anlage 1: Bohrkernbeschreibung ............................................................................................. 30

Anlage 2: Bewehrungsüberdeckung (Grafiken) ........................................................................ 40

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1 EINLEITUNG

Die beton consult GmbH, Krefeld, wurde durch die Lückmann Pumpen-Center GmbH,

Wallenhorst, beauftragt, für das Bauwerk

Hochwasserpumpwerk

Linner Mühlenbach, Krefeld

den baulichen IST-Zustand festzustellen.

Die Probenentnahme sowie die Durchführung der Untersuchungen vor Ort erfolgten am 06.

Mai 2025 durch Frau Dr.-Ing. Wang, den Herren Zierberg und Kuznetsov sowie dem links

Unterzeichnenden aus dem Hause der beton consult GmbH.

Die Festlegung der Lage und Anzahl der Probeentnahmestellen sowie die durchzuführen-

den Untersuchungen erfolgten in Abstimmung mit dem Auftraggeber.

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2 AUGENSCHEINLICHE BEGUTACHTUNG

Abb. 2.1 und 2.2: Gesamtansicht auf das Hochwasserpumpwerk

Abb. 2.3 und 2.4: Gesamtansicht auf das Hochwasserpumpwerk mit Gitterrostabdeckung

Bei dem Bauwerk handelt es sich um eine freibewitterte Stahlbetonkonstruktion mit einer Gitterrost-

abdeckung. Ein Oberflächenschutzsystem ist nicht vorhanden.

Das Hochwasserpumpwerk besteht aus drei Kammern, von denen nur die beiden größeren Kam-

mern begangen werden konnten. Die dritte Kammer war mit Sandsäcken befüllt und darüber hinaus

liegt dort ein Pflanzenbewuchs vor. Gemäß Beauftragung ist diese Kammer III nicht Gegenstand der

Untersuchung und der Bewertung.

Abb. 2.5: Ansicht auf die Kammer III

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Außenwandflächen:

Infolge von Witterungseinflüssen ist die äußere Zementleimmatrix der horizontalen Flächen der

Wandkrone abgetragen, so dass die grobe Gesteinskörnung leicht kuppenartig freiliegt. Darüber

hinaus liegt entlang der Wandkrone, die parallel zu den Gleisen verläuft, die Bügelbewehrung infolge

einer unzureichenden Betondeckung frei und weist Korrosionsschäden auf.

Auf den Flächen haben sich Moose und Flechten angesiedelt.

In der zum Rhein zugewandten vertikalen Außenwandfläche lassen sich ebenfalls freiliegende und

korrodierte Bewehrungsstähle ausmachen.

Abb. 2.6 und 2.7: Gesamt- und Detailansicht von der Wandkrone mit freiliegender und korrodierter Beweh- rung

Abb. 2.8 und 2.9: exempl. Gesamt- und Detailansicht freiliegender Bewehrung innerhalb der Wandflächen Seite 6 / 47

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Abb. 2.10 und 2.11: exempl. Gesamt- und Detailansicht freiliegender Bewehrung innerhalb der Wandflächen

Kammer I:

Trotz des vorhandenen Algenbewuchs entlang der vertikalen Wandflächen lässt sich die ursprüng-

liche Schalungsstruktur klar erkennen. Entlang der Schalungsstöße liegen einzelne linienhafte Aus- blutungen –„Kiesnester“- infolge von undichten Schalungsstößen vor. In einer Höhe von ca. 3,0 m verläuft ein horizontaler Schalungsstoß, der bereits mit einem mineralischen System überarbeitet

wurde.

Innerhalb der Wandflächen liegen vereinzelnd Randzonenablösungen infolge einer unzureichenden

Betondeckung vor.

Zwischen den Kammern verläuft eine Zwischenwand mit Verbindungsöffnungen am Wandfuß. Wie

in den Abbildungen 2.19 bis 2.21 zu sehen ist liegt an einer Öffnung eine massive und großflächige

Betonabplatzung vor. Infolge von Korrosion weist die freiliegende Bewehrung starke Querschnitts-

verluste auf.

Mittig der Bodenplatte liegt eine aufgehende Fundamentplatte vor (ca. 12 bis 15 cm hoch), auf deren

Oberfläche sich ehemalige Fixierpunkte vom Anlagenbau ausmachen lassen

Innerhalb der Bodenplatte konnten keine Hohllagen ausgemacht werden.

Abb. 2.12: und 2.13: Draufsicht auf die Bodenplatte mit aufgehender Fundamentplatte

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Abb. 2.14 und 2.15: Boden-Wand-Anschluss / mittig aufgehende Fundamentplatte

Abb. 2.16: profilartige Ausbildung des Boden- Wand Abb.2.17: Ansicht Entnahmestelle 1 und 2 Anschlusses / mittig aufgehende Fundamentplatte

Abb. 2.18 und 2.19: Gesamt- und Detailansicht auf die Zwischenwand mit Durchlassöffnungen mit Schädi- gungen

Abb. 2.20 und 2.21: Detailaufnahmen von der Randzonenabplatzung mit korrodierter Bewehrung

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Abb. 2.22: exempl. Beispiel von den Sichtflächen mit Abb. 2.23: horizontaler Schalungsstoß der mit einem Algenbildung mineralischen System überarbeitet wurde

Abb. 2.24: freiliegender und korrodierter Bewehrungs- Abb. 2.25: exempl. Beispiel einer freiliegenden Stahl im mineralisch reprofilierten Bereich (Abb. 2.23) Bewehrung innerhalb der Wandfläche

Kammer II:

Die vertikalen Wandflächen sind analog wie die der Kammer I. Lediglich in Richtung Gleiskörper

wird die Wandfläche von einem Zulaufrohr durchstoßen. In diesem Bereich verdichten sich die Rand-

zonenablösungen infolge einer unzureichenden Betondeckung.

Wie bereits in der Kammer I beschrieben liegt auch auf der Rückseite der geschädigten Verbin-

dungsöffnung eine signifikante Schädigung vor.

Die Bodenplatte ist profilartig ausgebildet. Hohllagen konnten keine ausgemacht werden.

Abb. 2.26 und 2.27: Rückseite der Zwischenwand mit Schadstelle und freiliegender Bewehrung Seite 9 / 47

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Abb. 2.28: Gesamtansicht auf den Zulauf mit freiliegender Abb. 2.29: Detailansicht on Abb. 2.28 Bewehrung im Bereich der Maulöffnung

Abb. 2.30: Blich von oben in die Kammer II Abb. 2.31: exempl. Beispiel freiliegende Bewehrung

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Abb. 2.32: Ansicht in die Kammer II in Blickrichtung zum Auslauf mit profilierter Bodenplatte

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3 LAGEPLÄNE - BEGUTACHTETE BEREICHE

3.1 DURCHGEFÜHRTE PRÜFUNGEN (ÜBERSICHTSPLAN)

Abb. 3.1.1: Begutachtete Bereiche - Überblick von Entnahme- bzw. Untersuchungsstellen Seite 12 / 47

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Abb. 3.1.2: Begutachtete Bereiche - Messlinien Seite 13 / 47

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3.2 DURCHGEFÜHRTE PRÜFUNGEN (BILDDOKUMENTATION)

BK 3 zum Kammer II

BK 1 BK 2

Abb. 3.2.1: Überblick, Kammer I, Entnahmestellen BK 1 bis BK 3

BK 1

BK 2

BK 1

BK 2

Abb. 3.2.2 (links) und 3.2.3 (rechts): Details, Kammer I, Entnahmestellen BK 1 (Innenseite der Au-

ßenwand) und BK 2 (Bodenplatte)

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BK 3

Abb. 3.2.4: Details, Kammer I, Zwischenwand zum Kammer II, Entnahmestellen BK 3 und BM 1

zum Kammer I

BK 5

BK 4

Abb. 3.2.5: Überblick, Kammer II (Zulaufkammer), Entnahmestellen BK 4 und BK 5

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BK 4

BK 5

Abb. 3.2.6: Details, Kammer II (Zulaufkammer), Entnahmestellen BK 4, BM 2 und BK 5

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4 DURCHGEFÜHRTE UNTERSUCHUNGEN UND PRÜFUNGEN

Es wurden folgende Untersuchungen am Bauwerk durchgeführt:

• Entnahme von Bohrkernen zur Begutachtung des Betongefüges, Prüfung der Roh-

dichte und der Druckfestigkeit

• Bestimmung der Karbonatisierungstiefe am Bohrkern und am Bauteil vor Ort

• Entnahme von Probenmaterial zur Bestimmung des Chloridgehaltes

• Bestimmung der Bewehrungsüberdeckung

• Bestimmung der Oberflächenzugfestigkeit am Bohrkern

• Bohrkernansprache

Die Entnahmestellen von Bohrkernen und Bohrmehlproben bzw. Untersuchungsstellen

sind in dem Abschnitt 3 dokumentiert.

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4.1 BESTIMMUNG DER ROHDICHTE UND DIE DRUCKFESTIGKEIT AN DEN

BOHRKERNPROBEN

Aus dem Bauwerk wurden fünf Bohrkerne (BK 1 bis 5) mit einem Durchmesser von Ø = ca.

99 mm nass entnommen.

Im Labor wurden die Bohrkerne (BK 1 bis 4) mit einer Steinsäge auf ein Höhen-Durchmes-

ser-Verhältnis von h/d = 1 nass geschnitten und die Deck- und die Bodenfläche mechanisch

planparallel abgeglichen. Abschließend wurden die Proben auf einer Druckprüfmaschine

bis zum Bruch geprüft.

Das Ergebnis der Prüfung ist in der nachfolgenden Tabelle 4.1.1 dokumentiert.

Die Entnahmestellen von Bohrkernen bzw. Untersuchungsstellen sind in dem Abschnitt 3

dokumentiert. Die Beschreibung der Bohrkerne ist aus der Anlage 1 ersichtlich.

Tabelle 4.1.1: Prüfung der Rohdichte und der Druckfestigkeit

1. Im Prüfkörper BK 2.2 und BK 4 liegt Bewehrung vor

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4.2 BESTIMMUNG DER KARBONATISIERUNGSTIEFE

Die Prüfung der Karbonatisierungstiefe erfolgte an den entnommenen Bohrkernproben

bzw. an erzeugten Stemmstellen am Bauteil vor Ort. Die frischen Bruchflächen wurden mit

einer Phenolphthalein-Lösung beaufschlagt und der Farbumschlag begutachtet.

Das Ergebnis der Prüfung ist aus den Tabellen 4.2.1 und 4.2.2 ersichtlich.

Tabelle 4.2.1: Prüfung der Karbonatisierungstiefe am Bohrkern

Tabelle 4.2.2: Prüfung der Karbonatisierungstiefe am Bauteil vor Ort

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4.3 BESTIMMUNG DES CHLORIDGEHALTES

Die Prüfung des Chloridgehaltes erfolgte gemäß Heft 401 des DAfStb photometrisch im

Aufschlussverfahren.

Die Prüfungen erbrachten folgende Ergebnisse, die in der Tabelle 4.3.1 dokumentiert sind.

Tabelle 4.3.1: Ergebnis der Chloriduntersuchung

Anmerkung: 1): bezogen auf einen angenommenen Zementanteil von 15 % im Beton

Gemäß der TR Instandhaltung liegt der Schwellenwert für den Chloridgehalt bei 0,5 M.-%,

daher wurden alle Ergebnisse bis 0,49 schwarz markiert, von 0,50 bis 0,99 blau und alle Ergebnisse über 1,00

rot zusätzlich fett markiert.

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4.4 BESTIMMUNG DER BEWEHRUNGSÜBERDECKUNG

Die Prüfung der Lage der eingebauten Bewehrung erfolgte zerstörungsfrei mit einem Prüf-

gerät der Fa. Hilti - Ferroscan PS 200 - mittels Pulsinduktionsverfahren.

Bei der Messung wird ein Magnetfeld aufgebaut, das durch die eingebaute Bewehrung ge-

stört wird. Dadurch entsteht ein Wirbelstrom im Bewehrungsstahl, der ein magnetisches

Feld erzeugt, das durch das Gerät gemessen wird. Aus diesen Messsignalen erhält man

die Lage, die Betondeckung sowie die Stababstände der eingebauten Bewehrung.

Die grafische Darstellung der Messsignale erfolgte linienförmig. Dabei werden entlang der

Messlinie alle Bewehrungsstäbe, die in der oberen Bewehrungslage senkrecht zur Mess-

strecke verlaufen, erfasst. Hierbei ist zu beachten, dass hiermit nur Bewehrungsstäbe in

der ersten Bewehrungslage bis zu rd. 10 cm Tiefe erfasst werden können. Bei sehr dicht

liegender Bewehrung kann es infolge von Abschattwirkungen zu nicht auflösbaren Signalen

kommen, wodurch eine Detektierung von tieferliegenden Bewehrungsstäben unmöglich

wird.

Die untersuchten Bereiche sind in der Abb. 3.1.2 dokumentiert. Es wurden folgende Bau-

teile vermessen:

Tabelle 4.4.1: Untersuchungsstellen der Bewehrungsüberdeckung

*) Fehlmessungen: 7972, 7976, 7982, 7986, 7988, 7991, 8001, 8006, 8010, 8025

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Für die Bewertung der Messungen können unterschiedliche Stabdurchmesser berücksich-

tigt werden. Teilweise wird der Durchmesser aufgrund der vorliegenden Bohrkernaufnahme

/ freiliegenden Bewehrungen gewählt, teilweise ist er als Annahme zu verstehen, da der tatsächliche Bewehrungsdurchmesser unbekannt ist. („Worst-Case-Abschätzung“)

Die für die Bewertung angenommenen Bewehrungsdurchmesser (ø) betragen:

• ø = 12 mm und ø = 8 mm:

• Außen- und Innenseite der Außenwand (horizontale und vertikale Messungen)

• Oberseite der Außenwand (Messungen an Längs- und Querrichtung)

• ø = 6 mm:

• Oberseite der Bodenplatte (Messungen an Längs- und Querrichtung)

Für die Bewertung der Messungen wurden folgende Grenzwerte zu Grunde gelegt:

Nach /L1/ ist in Folge Einordnung zu den Bauteilen unter „3.5 Umwelt- und Gewässer-

schutz“ eine Zuordnung zur Expositionsklasse XC4 sinnvoll. Daher gilt eine Mindestbeton- deckung von c = 25 mm. min

Nach ZTV-W LB 219 Absatz 1.3.2 /L2/ ist eine Betondeckung von c = 40 mm vorgesehen, min

außer es liegt die Expositionsklasse XD oder XS vor (c = 50 mm). min

/L1/ Bauteilkatalog, Planungshilfe für dauerhafte Betonbauteile, Hrg: InformationsZentrum

Beton GmbH, Erkrath, 9. überarbeitete Auflage 2016

/L2/ ZTV-W Schutz und Instandsetzung der Betonbauteile von Wasserbauwerken LB 219,

Hrg: Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, Ausgabe 2017

Die Expositionsklasse wurde rein aus der Sicht der Bewertung der Messungen zu Grunde

gelegt. Für eine Instandsetzung können weitere oder auch andere Expositionsklassen nö-

tig sein, die hier nicht genannt sind.

Die Ergebnisse sind in den Tabellen 4.4.2 bis 4.4.4 zusammengestellt und die grafischen

Einzeldarstellungen sind der Anlage 2 zu entnehmen.

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Tabelle 4.4.2: Tabellarische Gegenüberstellung der Messergebnisse: Außenseite der Außenwand, horizontale und vertikale Messungen

Anmerkung: Für die finale Bewertung sind auch die Auswertungsdiagramme im Anlagenteil zu berücksichtigen.

1. Ist hier kein Ergebnis vorhanden, so ist die Datenmenge für diese statische Auswertung nicht ausreichend.

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Tabelle 4.4.3: Tabellarische Gegenüberstellung der Messergebnisse: Oberseite der Außenwand, Oberseite der Bodenplatte

Anmerkung: Für die finale Bewertung sind auch die Auswertungsdiagramme im Anlagenteil zu berücksichtigen.

1. Ist hier kein Ergebnis vorhanden, so ist die Datenmenge für diese statische Auswertung nicht ausreichend.

2. Signal im Profilbeton (8026 bis 8028: Kammer I, bei BK 2 Stärke ca. 120 mm, 8024: Kammer II, bei BK 5 Stärke ca. 81 mm) Seite 24 / 47

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Tabelle 4.4.4: Tabellarische Gegenüberstellung der Messergebnisse: Innenseite der Außenwand, Zwischenwand, Kammer I

Anmerkung: Für die finale Bewertung sind auch die Auswertungsdiagramme im Anlagenteil zu berücksichtigen.

1. Ist hier kein Ergebnis vorhanden, so ist die Datenmenge für diese statische Auswertung nicht ausreichend.

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Tabelle 4.4.5: Tabellarische Gegenüberstellung der Messergebnisse: Innenseite der Außenwand, Zwischenwand, Kammer II

Anmerkung: Für die finale Bewertung sind auch die Auswertungsdiagramme im Anlagenteil zu berücksichtigen.

1. Ist hier kein Ergebnis vorhanden, so ist die Datenmenge für diese statische Auswertung nicht ausreichend.

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4.5 BESTIMMUNG DER OBERFLÄCHENZUGFESTIGKEIT

Zur Bestimmung der Oberflächenzugfestigkeit wurde in die Betonoberfläche eine Ringnut

mit Ø 50 mm ca. 8 mm tief eingebohrt und gesäubert, im Labor an den Bohrkernproben

BK 1 bis BK 5.

Anschließend wurden Stahlstempel Ø 50 mm mit einem Kleber auf PMMA-Basis aufgeklebt

und mit einem geeichten Haftzuggerät der Fa. Freundl, Typ Easy M, mit einer konstanten

Laststeigerungsgeschwindigkeit von 100 N/sek bis zum Bruch abgezogen. Die Ergebnisse

sind in der Tabelle 4.5.1 dokumentiert.

Tabelle 4.5.1: Prüfung der Oberflächenzugfestigkeit am Bohrkern

1. A = Beton, Y = Kleberschicht

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5 BEWERTUNG DER PRÜFERGEBNISSE UND EMPFEHLUNG FÜR DIE WEITERE

VORGEHENSWEISE

Augenscheinliche Schadensaufnahme:

Im Gesamten ist das Bauwerk Zustand, dessen Instandsetzung zu empfehlen ist, um die

Wertigkeit zu erhalten. Es konnten im Zuge der augenscheinlichen Schadensaufnahme

folgende Schädigungen ausgemacht werden:

▪ Freiliegende Bewehrungsstähle infolge einer unzureichenden Betondeckung sowohl an den

Inne- als auch an den Außenwandflächen.

▪ Ausbrüche an der Zwischenwand mit freiliegender korrodierter Bewehrung mit Querschnitts-

verjüngungen an den Stabstählen.

▪ Schalungsstöße die mit einem mineralischen System überarbeitet wurden ohne ausreichen-

der Untergrundvorbehandlung

▪ witterungsbedingte Randzonenablösungen der äußeren Zementleimmatrix

Die mechanischen Eigenschaften des Kernbetons erfüllen überwiegend die Kriterien einer

Betondruckfestigkeitsklasse von mind. C 30/37 und die nachgewiesenen Haftzugwerte der

Betonrandzone (im Mittel > 1,5 N/mm²) erfüllen zielsicher die Kriterien, die an einen tragfä-

higen Untergrund gestellt werden.

Prüfung der Karbonatisierungstiefe / Prüfung der Betondeckung / Betonabplatzungen /

freiliegende Bewehrungseisen:

Die vorgefundenen Werte der Karbonatisierungstiefen sind in Bezug auf Korrosion in Zu-

sammenhang mit dem Maß der Betondeckung zu beurteilen.

Folgende Faktoren wurden im Zuge der Bausubstanzprüfung in den Beobachtungen vor

Ort vorgefunden:

▪ gemessene Karbonatisierungstiefe: max. 9 mm

▪ stellenweise unzureichende Betondeckungen

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ANLAGE 1: BOHRKERNBESCHREIBUNG

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