Die immer knapper werdenden Haushaltsmittel der öffentlichen Hand haben zur Entwicklung neuartiger Betreibermodelle, den sogenannten Public Private Partnership (PPP) Projekten geführt. Dabei wird ein Bauwerk nach z.B. 30 Jahren zu einem definierten Zustand an den Konzessionsgeber (z.B. dem Bund) zurückgegeben. Dadurch wird es für alle Beteiligten erforderlich, sich bereits in der Planungs‐ und Ausführungsphase intensiv mit der Dauerhaftigkeit solcher Bauwerke auseinander zu setzen. Dies sollte gerade bei chlorid‐exponierten Bauwerken durch einen rechnerischen Nachweis der Dauerhaftigkeit in der Planungsphase in Verbindung mit einer Überwachung der Dauerhaftigkeit während des Betriebs durch Bauwerksmonitoring erfolgen. Für die Bauwerksüberwachung wurden Korrosionssensoren entwickelt, mit denen die Tiefe der kritischen Chloridkonzentration bestimmt werden kann. Diese Monitoring‐Daten können dann für ein Update einer Dauerhaftigkeitsbemessung herangezogen werden, um den Zustand des Bauwerks sowohl zum aktuellen Zeitpunkt bestimmen, aber auch die zukünftige Entwicklung vorhersagen zu können. Die entsprechenden Rechenansätze werden vorgestellt und anhand eines Fallbeispiels erläutert.

Ist ein Stahlbetonbauteil instand zu setzen, so ist die Grundlage für eine sachgerechte Instandsetzungsplanung die Klärung der Schadensursache und des ‐umfangs. Wurde der festgestellte Schaden durch eingedrungene Substanzen hervorgerufen, werden am Bauwerk i. d. R. Proben entnommen und im Labor nasschemisch untersucht. Dabei hängt die örtliche Auflösegenauigkeit direkt vom Beprobungs‐ und Analyseaufwand ab. Durch die sog. LIBS‐Analyse ist es möglich, vergleichsweise schnell die Elementverteilung an einer Messfläche von Probekörpern zu ermitteln und diese Informationen anschaulich darzustellen. Die hoch aufgelösten grafischen Auswertungen unterstützen die Darstellung ggf. komplexerer Sachverhalte, sodass diese auch für fachfremde Beteiligte wie Eigentümer/Auftraggeber leichter nachvollziehbar werden. Dies kann bei notwendigen, ggf. kostenintensiven Instandsetzungsmaßnahmen zur Verdeutlichung der Relevanz hilfreich sein. Auch im Rahmen der Forschung kann die Kombination einer hohen Informationsdichte in Verbindung mit der schnellen Messmethode und einem geringen Präparationsaufwand der Probe hilfreich sein, um den heterogenen Baustoff Beton abzubilden und den darin stattfindenden Ionentransport genauer nachzuvollziehen.

Chloride in Stahlbetonbauteilen können zu einer schädigenden Lochkorrosion der Bewehrung führen, die von außen nicht unbedingt sichtbar ist. Um den Schädigungsgrad der Bauteile und das Schädigungspotenzial auch hinsichtlich der zu wählenden Instandsetzungsvariante möglichst zielgerichtet ermitteln zu können, werden neben den herkömmlichen Methoden der Bauwerksdiagnose auch zunehmend zwei weitere Untersuchungsmethoden angewandt: So können durch gezielte Untersuchungen mit LIBS (Laser induzierte Breakdown Spektroskopie) wertvolle zusätzliche Informationen zur Chloridverteilung innerhalb des Bauwerks generiert werden. Mittels Bestimmung des Elektrolytwiderstands können Bauteile hinsichtlich des Wassergehalts und der Dichtigkeit und damit das Schädigungspotenzial beurteilt werden. Die Anwendungen beider Verfahren bei der Bauwerksdiagnose werden nachfolgend vorgestellt. Abschließend wird dargestellt, wie in Abhängigkeit von den später durchgeführten Instandsetzungsverfahren nach der Technischen Regel „Instandhaltung von Betonbauwerken“ (kurz: TR‐IH) des DIBt unterschiedliche Untersuchungsmethoden unterschiedliche Wichtigkeiten und Wertigkeiten aufweisen. Dies soll in der Praxis eine auf das Instandsetzungsverfahren zugeschnittene Bauwerksdiagnose ermöglichen.

The chloride migration coefficient of concrete describes the resistance of concrete against chloride ingress. This important material variable can be determined with the rapid chloride migration test (RCM). During the test, chloride ions penetrate concrete by means of an applied electrical field. If the concrete has already been exposed to chlorides before the test starts, the test set up has to be adapted to achieve reliable results. Due to repeated exposure to the same salt (e.g. NaCl), there is no direct possibility to distinguish the chloride ions from the test procedure and the exposure before this, within the initial test procedure. Therefore, the RCM-test setup has been adapted by replacing NaCl through NaBr in the same molar amount. Consequently, this adapted test setup is called the rapid bromide migration test (RBM). The indicator silver nitrate AgNO3 forms sparingly soluble silver salts (AgCl, AgBr) in the presence of halogen ions (e.g. Cl-, Br-), which form a white precipitate in areas with Cl- or Br- ions. The penetration depths are measured at two split cylinder halves. In case the RBM-specimen has previously been exposed to NaCl, an analyzation technique has to be available for the two elements Cl and Br to enable a differentiation. As the white precipitate areas - a result of the formation of AgCl and AgBr - have a quite similar visual appearance, a differentiation cannot be achieved and other analytical techniques have to be considered. With laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), it is possible to determine the depth-dependent ion quantity (wt.-% of Cl or wt.-% of Br). In this study, it is shown by test results that it is possible to exchange NaCl by NaBr in the RCM test, since the penetration behavior of both ions (Cl-, Br-) is very similar in the migration test.

Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is a technique which enables the analysis of material components with precision and spatial resolution. Furthermore, the investigation method is comparatively fast which enables illustrating the distribution of elements within the examined material. This opens new possibilities for the investigation of very heterogeneous materials, such as concrete. Concrete consists of cement, water, and aggregates. As most of the transport processes take place exclusively in the hardened cement paste, relevant limit values linked to harmful element contents are specified in relation to the cement mass. When a concrete sample from an existing structure is examined, information on the concrete composition is usually not available. Therefore, assumptions have to be made to convert the element content analyzed in the sample based on the cement content in the sample. This inevitably leads to inaccuracies. Therefore, a method for distinction between cement paste and aggregates is required. Cement and aggregate components are chemically very close to each other and therefore, complex for classification. This is why the consideration of a single distinguishing feature is not sufficient. In this paper, a machine learning method is described and has been used to automate the distinction of the cement paste and aggregates of the LIBS data to receive reliable information of this technique. The presented approach could potentially be employed for many heterogeneous materials with the same complexity to quantify the arbitrary substances.