Probleme mit Betonmaterialien | Verband der staatlichen Staudammsicherheit
Inhalt
Konstruktionsfehler
Zerfall und Skalierung
Risse
Ausblühungen
Erosion
Abplatzungen und Popouts
Inspektion und Überwachung
Ressourcen
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Die visuelle Inspektion von Beton ermöglicht die Erkennung von belasteten oder verschlechterten Bereichen. Probleme mit Beton sind Konstruktionsfehler, Zerfall, Skalierung, Rissbildung, Ausblühungen, Erosion, Abplatzungen und Popouts.
Konstruktionsfehler
Fehler, die während des Baus gemacht werden, können das Hinzufügen von unsachgemäßen Mengen an Wasser zur Betonmischung, unzureichende Konsolidierung und unsachgemäße Aushärtung können Bedrängnis und Verschlechterung des Betons verursachen. Richtiges Mischungsdesign, Platzierung und Aushärten des Betons sowie ein erfahrener Auftragnehmer sind unerlässlich, um das Auftreten von Konstruktionsfehlern zu verhindern. Konstruktionsfehler können zu einigen der später in diesem Informationsblatt beschriebenen Probleme führen, wie z. B. Skalierung und Rissbildung. Waben und Bugholes können nach dem Bau beobachtet werden.
Wabenbildung ist an freiliegenden groben Zuschlagstoffen auf der Oberfläche zu erkennen, ohne dass Mörtel die Zuschlagstoffpartikel bedeckt oder umgibt. Die Wabe kann tief in den Beton hineinragen. Wabenbildung kann durch eine schlecht abgestufte Betonmischung, durch zu großes grobes Aggregat oder durch unzureichende Vibration zum Zeitpunkt der Platzierung verursacht werden. Das Wabenfördern führt zu einer weiteren Verschlechterung des Betons aufgrund von Gefrier-Tau-Zyklen, da Feuchtigkeit leicht in die wabenförmigen Bereiche eindringen kann. Starke Wabenbildung sollte repariert werden, um eine weitere Verschlechterung der Betonoberfläche zu verhindern.
Bugholes ist ein Begriff, der verwendet wird, um kleine Löcher (weniger als etwa 0,25 Zoll im Durchmesser) zu beschreiben, die auf der Oberfläche des Betons bemerkbar sind. Bugholes werden im Allgemeinen durch zu viel Sand in der Mischung verursacht, eine Mischung, die zu mager ist, oder eine übermäßige Schwingungsamplitude während der Platzierung. Bugholes können Haltbarkeitsprobleme mit dem Beton verursachen und sollten überwacht werden.
Zerfall und Zunderbildung
Zerfall kann als Zerfall des Betons in kleine Bruchstücke und einzelne Zuschlagstoffe beschrieben werden. Skalierung ist eine mildere Form des Zerfalls, bei der der Oberflächenmörtel abblättert. Große Bereiche des bröckelnden (faulen) Betons, Bereiche der Verschlechterung, die mehr als etwa 3 bis 4 Zoll tief sind (abhängig von der Wand- / Plattendicke), und freiliegende Bewehrung weisen auf eine ernsthafte Betonverschlechterung hin. Wenn diese Art der Betonverschlechterung nicht repariert wird, kann dies zu einer strukturellen Instabilität der Betonstruktur führen. Ein registrierter Berufsingenieur muss Pläne und Spezifikationen für die Reparatur schwerwiegender Betonschäden erstellen. Weitere Informationen finden Sie im Merkblatt “Betonreparaturtechniken”.
Zerfall kann eine Folge vieler Ursachen sein, wie Einfrieren und Auftauen, chemischer Angriff und schlechte Baupraktiken. Jeder Sichtbeton unterliegt Frost-Tau-Zyklen, aber die Witterungsbeständigkeit des Betons wird im Allgemeinen durch die Betonmischung und das Alter des Betons bestimmt. Beton mit den richtigen Mengen an Luft, Wasser und Zement und einem richtig dimensionierten Aggregat ist viel haltbarer. Darüber hinaus ist eine ordnungsgemäße Drainage unerlässlich, um Frost-Tau-Schäden zu vermeiden. Wenn kritisch gesättigter Beton (wenn 90% des Porenraums im Beton mit Wasser gefüllt ist) Gefriertemperaturen ausgesetzt ist, gefriert das Wasser in den Porenräumen im Beton und dehnt sich aus, wodurch der Beton beschädigt wird. Wiederholte Gefrier- und Auftauzyklen führen zu Oberflächenablagerungen und können zum Zerfall des Betons führen. Hydraulische Strukturen sind besonders anfällig für Frost-Tau-Schäden, da sie eher kritisch gesättigt sind. Ältere Strukturen sind auch anfälliger für Frost-Tau-Schäden, da der Beton nicht von der Luft mitgerissen wurde. Darüber hinaus können saure Substanzen im umgebenden Boden und Wasser aufgrund einer Reaktion zwischen der Säure und dem Zementhydrat einen Zerfall der Betonoberfläche verursachen.
Risse
Risse im Beton können Struktur- oder Oberflächenrisse sein. Oberflächenrisse sind in der Regel weniger als einige Millimeter breit und tief. Diese werden oft als Haarrisse bezeichnet und können aus einzelnen, dünnen Rissen oder Rissen in einem craze / Map-ähnlichen Muster bestehen. Eine geringe Anzahl von Oberflächen- oder Schrumpfrissen ist üblich und verursacht normalerweise keine Probleme. Oberflächenrisse können durch Gefrier-Tau-Zyklen, schlechte Baupraktiken und Alkali-Aggregat-Reaktivität verursacht werden. Alkali-Aggregat-Reaktivität tritt auf, wenn das Aggregat mit dem Zement reagiert und Risse oder Map-Risse verursacht. Die Platzierung von neuem Beton über altem kann auch dazu führen, dass sich Oberflächenrisse entwickeln. Dies geschieht, weil der neue Beton beim Aushärten schrumpft. Oberflächenrisse im Überlauf sollten überwacht werden und müssen repariert werden, wenn sie sich weiter verschlechtern. Strukturelle Risse im Beton sind in der Regel größer als 0,25 Zoll in der Breite. Sie erstrecken sich tiefer in den Beton und können sich durch eine Wand, eine Platte oder ein anderes Strukturelement erstrecken. Strukturrisse werden häufig durch Absetzen des die Betonkonstruktion tragenden Füllmaterials oder durch Verlust des Füllträgers aufgrund von Erosion verursacht. Die strukturellen Risse können sich aufgrund der Verwitterungskräfte verschlimmern. Ein registrierter professioneller Ingenieur, der sich mit der Sicherheit von Staudämmen auskennt, sollte die Ursache von Strukturrissen untersuchen und Pläne und Spezifikationen für die Reparatur von Strukturrissen erstellen.
Ausblühungen
Eine weiße, kristallisierte Substanz, die als Ausblühungen bekannt ist, kann manchmal auf Betonoberflächen, insbesondere an den Seitenwänden der Überlaufrinnen, festgestellt werden. Es wird normalerweise in der Nähe von Haaransatz oder dünnen Rissen bemerkt. Ausblühungen entstehen, wenn Wasser durch die Poren oder dünne Risse im Beton sickert. Wenn das Wasser verdunstet, hinterlässt es einige Mineralien, die aus dem Boden, der Füllung oder dem Beton ausgelaugt wurden. Ausblühungen sind in der Regel kein strukturelles Problem. Ausblühungen sollten überwacht werden, da sie die Menge an Versickerung anzeigen können, die durch dünne Risse im Beton gelangt, und Bereiche signalisieren können, in denen sich Probleme entwickeln könnten (z. B. unzureichende Entwässerung hinter der Wand oder Verschlechterung des Betons). Außerdem wird Wasser, das durch dünne Risse in der Wand sickert, den Beton anfälliger für eine Verschlechterung durch Einfrieren und Auftauen des Wassers machen.
Erosion
Erosion durch Abrieb führt zu einer abgenutzten Betonoberfläche. Es wird durch das Reiben und Schleifen von Zuschlagstoffen oder anderen Ablagerungen auf der Betonoberfläche eines Überlaufkanals oder eines Stilllegungsbeckens verursacht. Geringfügige Erosion ist kein Problem, aber starke Erosion kann die strukturelle Integrität des Betons gefährden. Ein registrierter professioneller Ingenieur sollte Pläne und Spezifikationen für die Reparatur dieser Art von Erosion erstellen, wenn sie schwerwiegend ist.
Erosion durch Kavitation führt zu einer rauen, entsteinten Betonoberfläche. Kavitation ist ein Prozess, bei dem Unterdruck, turbulente Strömung und Aufprallenergie erzeugt werden und den Beton beschädigen. Wenn die Form der oberen Kurve am Ogee-Überlauf nicht in der Nähe ihrer idealen Form ausgelegt ist, kann Kavitation direkt unterhalb der oberen Kurve auftreten, was zu Erosion führt. Ein Berufsingenieur sollte Pläne und Spezifikationen für Reparatur dieser Art der Abnutzung vorbereiten, wenn der Beton stark entsteint wird, der zu strukturellem Schaden oder Ausfall führen könnte.
Abplatzungen und Ausbrüche
Abplatzungen sind der Verlust von größeren Betonstücken oder -flocken. Es wird typischerweise durch einen plötzlichen Aufprall von etwas verursacht, das auf den Beton gefallen ist, oder durch Spannungen im Beton, die das Design überschritten haben. Abplatzungen können in kleinerem Maßstab auftreten und zu Popouts führen. Popouts werden gebildet, wenn das Wasser in gesättigten groben Aggregatpartikeln in der Nähe der Oberfläche gefriert, sich ausdehnt und von der Oberseite des Aggregats und des umgebenden Mörtels abstößt, um eine flache konische Vertiefung zu erzeugen. Popouts sind in der Regel kein strukturelles Problem. Jedoch wenn ein Spall groß ist und strukturellen Schaden verursacht, sollte ein eingetragener Berufsingenieur Pläne und Spezifikationen vorbereiten, um das Spalling zu reparieren.
Inspektion und Überwachung
Um Probleme mit Betonmaterialien zu erkennen, ist eine regelmäßige Inspektion und Überwachung unerlässlich. Betonkonstruktionen sollten mindestens einmal pro Jahr und nach einem signifikanten Wetterereignis inspiziert werden. Der Inspektor sollte auch den inneren Zustand der Betonüberlaufleitung betrachten. Beim Betreten einer Leitung müssen angemessene Belüftungs- und Sicherheitsvorkehrungen auf engstem Raum getroffen werden. Es ist wichtig, schriftliche Aufzeichnungen über die Abmessungen und das Ausmaß der Skalierung zu halten, Zerfall, Ausblühungen, Waben, Erosion, Abplatzungen, Popouts, und die Länge und Breite der Risse. Strukturelle Risse sollten häufiger überwacht und repariert werden, wenn sie die Stabilität der Struktur oder des Damms gefährden. Fotografien liefern unschätzbare Aufzeichnungen über sich ändernde Bedingungen.
Ein sich schnell ändernder Zustand kann auf ein sehr ernstes Problem hinweisen, und die staatliche Agentur für Flugsicherheit sollte sofort kontaktiert werden. Alle Aufzeichnungen sollten im Betriebs-, Wartungs- und Inspektionshandbuch für den Damm geführt werden.
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Die ASDSO-Website enthält nationale Richtlinien für Staudämme. Gehe zu:
DamSafety.Org/ManualsandGuidelines
Weitere Informationen, Videos und Tools für dam-Besitzer finden Sie unter:
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Achten Sie auf Schulungen in Ihrem Bereich, die von ASDSO oder Ihrem staatlichen Büro für Dammsicherheit gesponsert werden. Greifen Sie auf das Dam-Sicherheitsprogramm Ihres Bundesstaates zu, indem Sie auf Ihren Bundesstaat klicken:
DamSafety.org/States
DHS/FEMA-Ressourcen
Outlet Works Rehabilitationsleitfaden für kleine Dämme (Website für Eigentümer entwickelt, Finanziert durch einen Zuschuss an Montana und Wyoming vom FEMA National Dam Safety Program)
Taschensicherheitsleitfaden für Staudämme und Staudämme (FEMA National Dam Safety Program)
Dammsicherheit: Ein Owners Guidance Manual (FEMA Nationales Staudammsicherheitsprogramm)
Identifizierung von visuellen Dammsicherheitsmängeln (FEMA Trainingshilfen für Dammsicherheit)
Organisation eines Betriebs- und Wartungsprogramms (FEMA Trainingshilfen für Dammsicherheit)
Das Department of Homeland Security und die FEMA stellen auf ihren Websites mehrere Veröffentlichungen und Videos zur Verfügung. Besuchen Sie ihre Websites unten und suchen Sie nach “dam safety” für weitere Informationen.
FEMA.gov
DHS.gov
