Was ist Debonding bei Betonüberdeckungen und Reparaturen?

Definition und Mechanismus von Debonding

Debonding ist definiert als der Verlust der Klebeverbindung an der Grenzfläche zwischen zwei Materialien, die während des Baus absichtlich miteinander verbunden wurden. Bei Betoninfrastruktur bezieht sich dies am häufigsten auf die Trennung zwischen einer Betonüberdeckung oder einem Reparaturmaterial und dem bestehenden Betonuntergrund oder zwischen einem faserverstärkten Polymer (FRP)-Verstärkungssystem und der Betonoberfläche, auf die es geklebt wurde. Das American Concrete Institute (ACI) definiert Debonding in ACI 546.3R als „die Trennung eines Reparatur- oder Überdeckungsmaterials vom Betonuntergrund an der Grenzfläche" und unterscheidet es damit vom kohäsiven Versagen innerhalb der Materialien selbst.

Der Haftmechanismus an der Grenzfläche umfasst drei verschiedene Komponenten: mechanische Verzahnung, bei der Zementleim aus dem neuen Material in Oberflächenunregelmäßigkeiten des Untergrunds eindringt, chemische Adhäsion, bei der Hydratationsprodukte des neuen zementösen Materials mit der freigelegten Oberfläche des alten Betons reagieren, und thermodynamische Adhäsion (Van-der-Waals-Kräfte), die von der Oberflächenenergie und Sauberkeit des Untergrunds abhängt. ACI 546.3R-14 („Guide for Materials Selection in Concrete Repair") beschreibt die Grenzfläche als einen dreiphasigen Verbund: den bestehenden Betonuntergrund, das Reparatur- oder Überdeckungsmaterial und die interfaziale Übergangszone (ITZ), die sich zwischen ihnen bildet. Die ITZ ist typischerweise 10-50 Mikrometer dick und stellt das schwächste Glied im gebundenen System dar.

Wenn die Zug- oder Scherspannung an der Grenzfläche die Haftfestigkeit übersteigt, initiiert Debonding als Mikroriss an einem Punkt der Spannungskonzentration. Unter anhaltender Belastung oder Umgebungszyklen breitet sich dieser Riss entlang der Grenzfläche aus und bildet einen planaren Hohlraum, der sich über eine signifikante Fläche erstrecken kann. Der abgelöste Grenzflächenriss breitet sich typischerweise in einem Mixed-Mode-Bruchmuster (Mode I + Mode II) aus, bei dem sowohl Zugöffnungsspannungen als auch Schergleitspannungen zum Risswachstum beitragen.

Die kritische Energiefreisetzungsrate (Gc) an der Grenzfläche ist eine Materialeigenschaft, die die Ausbreitung von Debonding steuert. Für Beton-zu-Beton-Grenzflächen liegen die Werte typischerweise zwischen 50 und 150 J/m², abhängig von der Qualität der Oberflächenvorbereitung. Für FRP-zu-Beton-Grenzflächen ist die Bruchenergie typischerweise niedriger und liegt zwischen 300 und 700 N/mm für die Grenzflächenbruchenergie pro Breiteneinheit (Gf, wie in ACI 440.2R definiert). Die Haftfestigkeit wird üblicherweise durch Abreißversuche gemäß ASTM C1583/C1583M quantifiziert, die die Zugspannung messen, die erforderlich ist, um eine gebundene Überdeckung oder Reparatur vom Untergrund zu trennen. Die minimal akzeptable Abreißhaftfestigkeit, die von den meisten Normen (einschließlich der International Concrete Repair Institute, ICRI Guideline 03732) angegeben wird, beträgt 1,0 MPa (145 psi) für Innenanwendungen und 1,5 MPa (220 psi) für Außenanwendungen, die Frost-Tau-Wechselwirkungen ausgesetzt sind.

Ursachen von Debonding

Debonding resultiert aus der Kombination einer unzureichenden Grenzflächenhaftungsentwicklung während des Baus und Spannungen, die die entwickelte Haftfestigkeit während des Betriebs überschreiten. Die Ursachen umfassen Materialeigenschaften, Baupraktiken und Umwelteinflüsse.

Unzureichende Oberflächenvorbereitung

Die häufigste Einzelursache für Debonding ist die unzureichende Oberflächenvorbereitung des Betonuntergrunds. Die ICRI Guideline 03732 („Guide for Selecting and Specifying Concrete Surface Preparation for Sealers, Coatings, Polymer Overlays, and Concrete Repair") legt Betonoberflächenprofil (CSP) -Bewertungen von CSP 1 (sehr glatt) bis CSP 10 (extrem rau) fest. Für gebundene Betonüberdeckungen ist ein Mindestprofil von CSP 5 bis CSP 9 erforderlich, was einer Oberflächenrauheitsamplitude von 0,4 bis 1,5 mm (0,016 bis 0,060 Zoll) entspricht. Dieses Profil wird typischerweise durch Kugelstrahlen, Fräsen, Hydrodemolition oder schweres Abrasivstrahlen erreicht.

Der Untergrund muss zum Zeitpunkt des Aufbringens der Überdeckung auch gesättigt oberflächentrocken (SSD) sein, ein Zustand, der von ACI 546.3R und FAA Advisory Circular 150/5370-10 Item P-501 gefordert wird. Ein übermäßig trockener Untergrund entzieht der frischen Überdeckung Wasser und erzeugt eine wasserarme Grenzfläche mit schlechter Hydratation. Ein übermäßig nasser Untergrund erzeugt einen Wasserfilm an der Grenzfläche, der die ordnungsgemäße Haftung verhindert. Die Oberfläche muss frei von Zementhaut (der schwachen, kreidigen Schicht aus feinen Partikeln, die sich auf frischem Beton bildet), Nachbehandlungsmitteln, Öl, Fett, Staub und anderen Verunreinigungen sein. ACI 546.3R legt fest, dass der Untergrund so vorbereitet werden sollte, dass vor dem Aufbringen der Überdeckung durch Abreißversuche eine minimale Oberflächenzugfestigkeit von 1,0 MPa (145 psi) erreicht wird.

Differentielles Trocknungsschwinden

Differentielles Trocknungsschwinden ist der häufigste Spannungsmechanismus für Debonding bei Betonüberdeckungen. Wenn eine neue zementöse Überdeckung auf einen bestehenden Betonuntergrund aufgebracht wird, durchläuft die Überdeckung ein Trocknungsschwinden, da sie Feuchtigkeit an die Umgebung verliert. Der bestehende Untergrund, der bereits den größten Teil seines Schwindens durchlaufen hat, behindert diese Bewegung durch die gebundene Grenzfläche. Diese Behinderung induziert Zugspannung in der Überdeckung und Scherspannung an der Grenzfläche. Die Größe der Scherspannung hängt vom Schwindungsunterschied zwischen den beiden Materialien, dem Elastizitätsmodul der Überdeckung, der Grenzflächensteifigkeit und dem Behinderungsfaktor des Untergrunds ab.

Das typische Trocknungsschwinden einer Betonüberdeckung liegt zwischen 400 und 800 Mikrodehnung (0,04 % bis 0,08 %), abhängig vom Wasser-Zement-Wert, der Gesteinskörnung, den Nachbehandlungsbedingungen und der relativen Luftfeuchtigkeit. Für eine gebundene Überdeckung von 100 mm (4 Zoll) Dicke kann das behinderte Schwinden Grenzflächenscherspannungen von 0,5 bis 2,0 MPa (70 bis 290 psi) erzeugen, Werte, die die mit schlechter Oberflächenvorbereitung erreichbare Haftfestigkeit erreichen oder überschreiten. Dies erklärt, warum Debonding oft innerhalb der ersten 28 bis 90 Tage nach dem Aufbringen der Überdeckung auftritt, bevor Verkehrslasten aufgebracht werden. ASTM C157/C157M bietet die standardisierte Prüfmethode zur Messung der Längenänderung (Trocknungsschwinden) von erhärtetem Beton.

Thermische Inkompatibilität

Thermische Inkompatibilität zwischen dem Überdeckungsmaterial und dem Untergrund erzeugt Spannung an der Grenzfläche bei Temperaturänderungen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) für herkömmlichen Portlandzementbeton liegt zwischen 7 und 12 × 10⁻⁶ /°C. Wenn die Überdeckung und der Untergrund unterschiedliche CTE-Werte aufweisen (was häufig vorkommt, wenn ein schnellhärtendes Reparaturmaterial oder polymer-modifizierter Beton zusammen mit herkömmlichem Beton verwendet wird), kann eine Temperaturänderung von 30°C (54°F) Grenzflächenspannungen von 0,3 bis 1,0 MPa (45 bis 145 psi) erzeugen. Dies ist besonders problematisch für Flugplatzbefestigungen, die schnelle Temperaturänderungen durch Sonneneinstrahlung am Tag und Abstrahlungskühlung in der Nacht sowie durch Strahltriebwerksabgaswärme während des Flugbetriebs erfahren.

FAA Advisory Circular 150/5380-6C („Guidelines and Procedures for Maintenance of Airport Pavements") stellt fest, dass thermische Inkompatibilität eine häufige Ursache für Reparatur- und Überdeckungsversagen bei Flugplatzbefestigungen ist, insbesondere wenn schnellfeste Betone oder Polymerbeton-Flickmaterialien neben herkömmlichem PCC-Belag verwendet werden. Die ICRI Guideline 03734 („Guide for Selecting and Applying Materials for Concrete Repair") bietet einen thermischen Kompatibilitätsindex für Reparaturmaterialien und empfiehlt, dass der CTE des Reparaturmaterials innerhalb von ±2 × 10⁻⁶ /°C des CTE des Untergrunds liegen sollte.

Korrosionsinduziertes Debonding

Korrosion der Bewehrungsstähle kann Debonding durch zwei Mechanismen induzieren. Erstens nehmen Korrosionsprodukte (Rost) ein Volumen ein, das 2 bis 6 Mal größer ist als der ursprüngliche Stahl, und erzeugen Expansionsdruck, der dazu führen kann, dass sich die Betondeckung von der darunterliegenden Stahlschicht trennt – ein verwandter, aber unterschiedlicher Zustand zum hier diskutierten Grenzflächendebonding. Zweitens kann Korrosion auf der Ebene der Grenzfläche (wo die Überdeckung auf einen stahlbewehrten Untergrund trifft) eine delaminationsbedingte Ablösung erzeugen, da die Rostprodukte die Grenzfläche physikalisch auseinanderkeilen.

Die Korrosionsrate, ausgedrückt in µm/Jahr des Stahlquerschnittsverlusts, kann durch lineare Polarisationswiderstandsmessung (LPR) gemäß ASTM G59 oder durch Betonwiderstandsmessung gemäß AASHTO T 358 (Wenner-Vier-Sonden-Methode) gemessen werden. Eine Korrosionsrate über 0,5 µA/cm² gilt als hohes Risiko für korrosionsbedingte Schäden. Das Vorhandensein von Chloriden an der Grenzfläche über der Korrosionsschwelle (typischerweise 0,15 % Gesamtchlorid bezogen auf das Zementgewicht für den Korrosionsbeginn oder 0,025 % wasserlösliches Chlorid gemäß ACI 222R) beschleunigt diesen Prozess erheblich.

Andere beitragende Faktoren

Weitere Faktoren, die zu Debonding beitragen, sind unzureichende Nachbehandlung der Überdeckung (vorzeitiger Feuchtigkeitsverlust reduziert die entwickelte Haftfestigkeit), unsachgemäße Anwendung von Haftvermittlern (entweder zu dünn für eine ausreichende Abdeckung oder zu dick, wodurch eine schwache Schicht entsteht), frühe Verkehrsbelastung, bevor die Überdeckung eine ausreichende Haftfestigkeit erreicht hat, und Frost-Tau-Wechsel an der Grenzfläche, wo sich Feuchtigkeit ansammelt. Feuchtigkeitsempfindliches Debonding ist besonders problematisch für FRP-Systeme, da Wasser, das zur FRP-Beton-Grenzfläche eindringt, die Epoxidharzverbindung durch hydrolytischen Abbau der Klebeschicht brechen kann. ACI 440.2R-17 („Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures") warnt davor, dass Feuchtigkeitseintritt an der FRP-Grenzfläche die Glasübergangstemperatur (Tg) des Epoxidharzes senkt und zu beschleunigtem Kriechbruch des Klebstoffs führen kann.

Debonding vs. Delamination

Debonding und Delamination erzeugen identische hörbare Symptome (Hohlklang beim Abklopfen) und haben ähnliche Folgen (Verlust der Verbundwirkung, Abplatzungsrisiko, Wassereintritt), unterscheiden sich jedoch grundlegend in Mechanismus und Ort.

Debonding tritt an einer konstruierten Grenzfläche zwischen zwei absichtlich verbundenen Materialien auf, an der Grenzfläche zwischen einer Betonüberdeckung und dem bestehenden Untergrund, zwischen einer Flickreparatur und dem umgebenden Beton oder zwischen einer FRP-Platte und der Betonoberfläche. Das Haftungsversagen ist adhäsiv (Versagen an der Grenzfläche zwischen den beiden Materialien) und nicht kohäsiv (Versagen innerhalb eines Materials). Bei Abreißversuchen gemäß ASTM C1583 wird ein adhäsives Versagen an der Reparatur-Untergrund-Grenzfläche, bei dem auf keiner Oberfläche Material zurückbleibt, als Debonding klassifiziert.

Delamination tritt innerhalb einer einzigen homogenen Betonschicht auf, typischerweise auf oder nahe der Ebene der Bewehrungsstähle. Der primäre Mechanismus ist der korrosionsinduzierte Expansionsdruck, der dazu führt, dass sich die Betondeckung auf Höhe der Bewehrungsstäbe von der darunterliegenden Betonmasse trennt. Delamination kann auch durch Frost-Tau-Schäden (D-Rissbildung an Fugen) oder ASR (Alkali-Kieselsäure-Reaktion) -Expansionsgelbildung verursacht werden. Die Trennebene bei Delamination ist typischerweise parallel zur Oberfläche in einer Tiefe von 20-50 mm (der Tiefe der oberen Bewehrungsmatte), während Debonding unabhängig von der Tiefe genau an der konstruierten Materialgrenzfläche auftritt.

Die praktische Unterscheidung ist wichtig für die Reparaturstrategie: Debonding erfordert die Wiederherstellung der Klebeverbindung an der Grenzfläche durch Methoden wie Epoxidharzinjektion (gemäß ASTM C881) oder Entfernen und Ersetzen der Überdeckung mit ordnungsgemäßer Oberflächenvorbereitung, während Delamination das Entfernen des getrennten Betons bis zum gesunden Material und dessen Ersatz durch Reparaturmaterial erfordert. Die Erkennungsmethoden für beide Zustände sind jedoch identisch: Hammerklopfen (ASTM D4580), Kettenzug, Infrarot-Thermografie (ASTM D4788) und Impact-Echo (ASTM C1383) identifizieren alle planare Trennungen, unabhängig davon, ob es sich um Debonding oder Delamination handelt.

Erkennungsmethoden für Debonding

Die Debonding-Erkennung beruht auf dem Prinzip, dass ein planarer Hohlraum unter der Oberfläche eine andere Reaktion auf akustische, thermische oder Spannungswellenanregung erzeugt als gesundes, vollständig gebundenes Material. Die Wahl der Erkennungsmethode hängt von der Zugänglichkeit der Oberfläche, der Tiefe der Grenzfläche, der zu untersuchenden Fläche und der erforderlichen Genauigkeit ab.

Hammerklopfen und Kettenzug

Der Hammerklopftest (auch Klopftest, Abklopfen oder Perkussionstest genannt) ist die am weitesten verbreitete Methode zur Debonding-Erkennung. Der Prüfer klopft die Betonoberfläche in regelmäßigen Abständen (typischerweise 300 mm oder 12 Zoll für detaillierte Untersuchungen, 600 mm oder 24 Zoll für allgemeine Untersuchungen gemäß ASTM D4580) mit einem Geologenhammer, Kugelhammer oder Klopfhammer ab. Gesunder, gebundener Beton erzeugt ein scharfes, klingendes, metallisches Geräusch aufgrund der effizienten elastischen Wellenübertragung durch das Material. Abgelöster oder delaminierter Beton erzeugt ein dumpfes, hohles, trommelartiges Geräusch, da der Luftspalt eine effiziente Wellenübertragung verhindert. Der Frequenzgehalt der Reaktion unterscheidet sich: Gesunder Beton erzeugt hochfrequente Energie über 2 kHz, während abgelöste Bereiche niederfrequente Energie erzeugen, die unter 500 Hz konzentriert ist. Dieser akustische Unterschied kann mit digitalen akustischen Analysesystemen quantifiziert werden, die das Hammerklopfgeräusch aufzeichnen und nach Frequenzgehalt klassifizieren.

Der Kettenzugtest verwendet eine schwere Stahlkette (typischerweise 3 bis 5 Fuß lang, 10-15 Pfund schwer), die über die Befestigungsoberfläche gezogen wird, während der Prüfer auf Änderungen des erzeugten Geräuschs achtet. Der Kettenzug wird von FAA Advisory Circular 150/5380-6C und ASTM D5340 (dem Standard für Flugplatzbefestigungs-Zustandsindex-Untersuchungen) als primäre Klangmethode für Flugplatzbefestigungs-Zustandsuntersuchungen vorgeschrieben. Der Kettenzug kann große Flächen schnell abdecken. Ein erfahrener Prüfer kann 500-1000 m² pro Stunde untersuchen, was ihn zur produktivsten manuellen Klangmethode macht. Der Kettenzugtest ist besonders effektiv für die Erkennung von Debonding in Betonüberdeckungssystemen, da die Masse der Kette ausreichend Energie liefert, um das abgelöste Paneel in Schwingung zu versetzen.

Infrarot-Thermografie (IRT)

Infrarot-Thermografie (IRT) ist eine berührungslose, schnell scannende Methode, die Debonding durch Messung von Oberflächentemperaturunterschieden erkennt, die durch die isolierende Wirkung des Luftspalts unter einer abgelösten Überdeckung oder FRP verursacht werden. Während der Sonneneinstrahlung (typischerweise zwischen 10:00 und 14:00 Uhr an einem klaren, sonnigen Tag) steigt die Oberflächentemperatur über einem abgelösten Bereich um 1-5°C mehr als die umgebende gesunde Betonfläche, da der Luftspalt die Oberfläche vor konduktivem Wärmeverlust an den Untergrund isoliert. Während der nächtlichen Abkühlung (typischerweise 2-4 Stunden nach Sonnenuntergang) erscheint der abgelöste Bereich kühler, da der isolierende Luftspalt verhindert, dass die in der Oberflächenschicht gespeicherte Wärme durch Konduktion vom Untergrund wieder aufgefüllt wird.

ASTM D4788 („Standard Test Method for Detecting Delaminations in Bridge Decks Using Infrared Thermography") bietet das Standardprotokoll für IRT von Betonbrückendecks und Überdeckungen. Der Test erfordert eine minimale Temperaturdifferenz von 0,5°C zwischen abgelösten und gesunden Bereichen für eine zuverlässige Erkennung, obwohl moderne hochempfindliche Kameras (mit NETD oder Noise Equivalent Temperature Difference von 0,03°C oder besser) kleinere Unterschiede erkennen können. Die maximal erkennbare Debonding-Tiefe hängt von der Überdeckungsdicke ab: Bei einer 50 mm (2 Zoll) dicken Überdeckung kann Debonding zuverlässig erkannt werden. Bei Überdeckungen dicker als 150 mm (6 Zoll) wird der Temperaturunterschied an der Oberfläche für eine zuverlässige IRT-Erkennung zu gering. FAA Advisory Circular 150/5370-10 erkennt IRT als akzeptable Methode für die Qualitätssicherung von gebundenen Überdeckungen auf Flugplatzbefestigungen an.

Zu den Vorteilen von IRT gegenüber Klangmethoden gehören die vollflächige Abdeckung (ein einzelnes Wärmebild deckt je nach Höhe 50-200 m² ab), die permanente digitale Aufzeichnung der Ergebnisse und die Geschwindigkeit (Untersuchungsraten von 5000-10000 m² pro Stunde sind mit einem fahrzeugmontierten System erreichbar). Die Haupteinschränkung besteht darin, dass IRT nur Ablösungen im oberflächennahen Bereich (typischerweise innerhalb der ersten 100-150 mm Tiefe) erkennt und tiefe Ablösungen an der Überdeckungs-Untergrund-Grenzfläche nicht zuverlässig erkennen kann, wenn die Überdeckung dick ist.

Impact-Echo-Prüfung

Impact-Echo (IE) ist eine spannungswellenbasierte NDT-Methode, die einen mechanischen Impakt (typischerweise eine kleine Stahlkugel oder einen federbelasteten Impaktor) verwendet, um niederfrequente Spannungswellen zu erzeugen, die sich durch den Beton ausbreiten. Die Wellen werden von inneren Grenzflächen (einschließlich abgelöster Luftspalte) und der Rückseite des Elements reflektiert und erzeugen ein Frequenzspektrum, das analysiert werden kann, um sowohl das Vorhandensein als auch die Tiefe von Debonding zu bestimmen. ASTM C1383 („Standard Test Method for Measuring the P-Wave Speed and the Thickness of Concrete Plates Using the Impact-Echo Method") bietet das standardisierte Testprotokoll. Für die Debonding-Erkennung kann die Impact-Echo-Methode die Tiefe der abgelösten Grenzfläche durch Analyse der dominanten Frequenz in der Antwortwellenform bestimmen. Flache Ablösungen erzeugen hochfrequente Spitzen, während tiefe Ablösungen niederfrequente Spitzen erzeugen.

Die Impact-Echo-Methode ist besonders wertvoll für die FRP-Debonding-Erkennung, da sie die Grenzfläche zwischen FRP und Beton sogar durch die FRP-Schicht hindurch identifizieren und zwischen flachem Debonding (an der FRP-Beton-Grenzfläche) und tiefen Substratschäden unterscheiden kann. Der typische Frequenzbereich für die FRP-Debonding-Erkennung liegt bei 10-30 kHz, was spezielle Impaktoren und Sensoren erfordert.

Auswahl von Erkennungsmethoden

Die Auswahl der Erkennungsmethode hängt von der spezifischen Anwendung ab:

Die endgültige Bestätigung von Debonding erfordert Betonkernbohrungen gemäß ASTM C42/C42M („Standard Test Method for Obtaining and Testing Drilled Cores and Sawed Beams of Concrete"). Kerne werden an Stellen entnommen, die durch NDT-Methoden als abgelöst identifiziert wurden, und die Grenzfläche wird visuell untersucht. Das Kernfoto ist der endgültige Nachweis: Eine saubere Trennung an der Grenzfläche, ohne dass Material auf einer der Oberflächen haftet, bestätigt ein adhäsives Debonding-Versagen. Der minimale Kerndurchmesser für die Grenzflächenbewertung beträgt typischerweise 50 mm (2 Zoll), obwohl 100 mm (4 Zoll) für dickere Überdeckungen bevorzugt werden.

Debonding von Betonüberdeckungen

Betonüberdeckungen (auch gebundene Betonüberdeckungen, Neubeschichtung oder Whitetopping genannt) werden direkt auf bestehende Betonbefestigungen aufgebracht, um die strukturelle Kapazität wiederherzustellen, die Fahrqualität zu verbessern und die Nutzungsdauer zu verlängern. Die gebundene Grenzfläche ist kritisch, da sie eine Verbundwirkung ermöglicht, bei der die Überdeckung und die bestehende Platte als ein einziger struktureller Querschnitt zusammenwirken. Der Verbundquerschnitt hat eine deutlich größere strukturelle Kapazität als die beiden unabhängig wirkenden Schichten (das Widerstandsmoment ist proportional zum Quadrat der Gesamtdicke, wenn die Schichten vollständig gebunden sind). Die Verbindung wird durch mechanische Verzahnung zwischen dem frischen Überdeckungsbeton und der aufgerauten, sauberen, SSD-konditionierten bestehenden Oberfläche erreicht.

FAA Advisory Circular 150/5370-10 Item P-501 („Standard Specifications for Construction of Airports: Portland Cement Concrete Pavement") legt die Anforderungen für gebundene Betonüberdeckungen auf Flugplatzbefestigungen fest. Die bestehende Oberfläche muss kaltgefräst oder kugelgestrahlt werden, um mindestens 6 mm (0,25 Zoll) Oberflächenmaterial zu entfernen und eine CSP 5-7 Oberflächentextur zu erreichen. Die Oberfläche wird dann durch Hochdruckwasserstrahlen (mindestens 20.000 psi) gefolgt von Druckluftstrahlen gereinigt, um alle Rückstände und stehendes Wasser zu entfernen. Ein Zementschlämme-Haftvermittler (1:1 Zement-Wasser-Verhältnis nach Gewicht) wird unmittelbar vor dem Aufbringen der Überdeckung mit einem Pinsel aufgetragen.

Der FHWA Concrete Overlay Guide (FHWA-HIF-18-032) unterscheidet zwischen zwei Arten von gebundenen Betonüberdeckungen: BCO (Bonded Concrete Overlay) für Dicken von 50-175 mm (2-7 Zoll) auf PCC-Befestigungen und BCOA (Bonded Concrete Overlay on Asphalt) für Dicken von 100-200 mm (4-8 Zoll) auf Asphaltbefestigungen (auch Whitetopping genannt). Für BCO auf PCC bestimmt der Zustand der bestehenden Befestigung die Machbarkeit der Überdeckung: Die bestehende Befestigung muss weniger als 15 % strukturelle Schäden aufweisen (Pumpen, Stufenbildung über 6 mm, Plattenrissbildung über mittleren Schweregrad gemäß ASTM D5340), um sicherzustellen, dass die Debonding-Spannungen durch differentielle Bewegungen innerhalb akzeptabler Grenzen bleiben.

Debonding bei Betonüberdeckungen initiiert typischerweise an Unstetigkeiten im Untergrund, an bestehenden Rissen, Fugen oder beschädigten Bereichen, wo das Oberflächenprofil vom Ideal abweicht. Der abgelöste Bereich breitet sich dann von diesen Initiierungspunkten nach außen aus, verursacht durch Ermüdung durch Verkehrslasten und thermische Zyklen. Die Debonding-Rate hängt von der Größe der Grenzflächenscherspannung und der Anzahl der Lastaufbringungen ab. Die Forschung des FHWA Long-Term Pavement Performance (LTPP) program zeigt, dass abgelöste Bereiche in gebundenen Überdeckungen typischerweise mit einer Rate von 5-15 % der anfänglich abgelösten Fläche pro Jahr unter mäßigem Verkehr wachsen, was sich unter starker Verkehrsbelastung auf 15-30 % pro Jahr beschleunigt.

Der kritische Zeitpunkt für Debonding sind die ersten 90 Tage nach dem Aufbringen der Überdeckung. Während dieser Zeit durchläuft die Überdeckung ihr primäres Trocknungsschwinden, während sich die Haftfestigkeit noch entwickelt. Die minimal akzeptable Haftfestigkeit für die Abnahme der Überdeckung, angegeben von ICRI Guideline 03732, beträgt 0,7 MPa (100 psi) im Durchschnitt mit keinem Einzelwert unter 0,5 MPa (70 psi) innerhalb von 7 Tagen nach dem Aufbringen, steigend auf 1,0 MPa (145 psi) nach 28 Tagen.

Debonding von FRP-Verstärkungssystemen

Extern aufgeklebte FRP (faserverstärkte Polymer) -Systeme werden verwendet, um Betonkonstruktionen zu verstärken, indem Kohlenstofffaser-, Glasfaser- oder Aramidfaserbahnen oder -platten mit Epoxidharzklebstoffen auf die Betonoberfläche geklebt werden. Das FRP-Debonding ist eine kritische Versagensart, die die Auslegung der FRP-Verstärkung in ACI 440.2R-17 („Guide for the Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures") bestimmt.

FRP-Debonding äußert sich in zwei primären Modi: Plattenend (PE)-Debonding und zwischenrissinduziertes (IC)-Debonding. PE-Debonding tritt am Endpunkt des FRP-Laminats auf, wo hohe Grenzflächenscher- und Normalspannungen (Schälspannungen) entstehen, weil das FRP abrupt endet. Dieser Modus wird verhindert, indem das FRP um eine ausreichende Entwicklungslänge (typischerweise 300-600 mm oder 12-24 Zoll gemäß ACI 440.2R) über den Punkt des Nulldrehmoments hinaus verlängert wird. IC-Debonding initiiert an einem Biege- oder Schubriss im Beton, wo die Rissöffnung eine lokale Spannungskonzentration im FRP-Laminat an der Rissstelle erzeugt. Die Spannung breitet sich dann entlang der FRP-Beton-Grenzfläche in Richtung des FRP-Endes in einem fortschreitenden Schälversagen aus.

Die Debonding-Dehnungsgrenze in ACI 440.2R-17 begrenzt die maximal nutzbare Dehnung im FRP auf εfd = 0,41√(f’c / (nef Ef tf)) jedoch nicht größer als 0,9 εfu (wobei εfu die ultimative Bruchdehnung des FRP ist). Diese Grenze soll verhindern, dass IC-Debonding als maßgebende Versagensart auftritt. Für ein typisches Kohlenstoff-FRP (CFRP) mit einem Elastizitätsmodul von 165 GPa (24 × 10⁶ psi) und einer Dicke von 1,0 mm (0,039 Zoll) beträgt die Debonding-Dehnungsgrenze etwa 0,005 bis 0,007 (5.000 bis 7.000 Mikrodehnung), was etwa 30-40 % der ultimativen Dehnung des FRP entspricht. Diese Auslegungsbestimmung stellt sicher, dass die FRP-Beton-Verbindung unter Betriebsbedingungen intakt bleibt.

Die Erkennung von FRP-Debonding erfordert spezialisierte Methoden, da die FRP-Platte die visuelle Erscheinung der Grenzfläche maskiert. Impact-Echo-Prüfung (wie in Abschnitt 4 beschrieben) ist die gebräuchlichste Methode, da die Spannungswellen das FRP durchdringen und von der abgelösten Grenzfläche reflektiert werden. Infrarot-Thermografie ist ebenfalls effektiv für FRP-Systeme, da die dünne FRP-Schicht (typischerweise 1-3 mm dick) eine geringe thermische Masse hat und Wärme schnell an die Grenzfläche überträgt, wodurch innerhalb von Minuten nach aktiver Erwärmung messbare Temperaturunterschiede entstehen. Die Inspektion nach der Installation von FRP-Systemen gemäß ACI 440.2R erfordert einen 100 % Klopftest aller installierten FRP-Oberflächen innerhalb von 7 Tagen nach der Installation, wobei abgelöste Bereiche, die 5 % der gesamten FRP-Fläche überschreiten, eine Reparatur erfordern.

Die Qualität der Klebefuge wird durch Abreißversuche gemäß ASTM C1583 bewertet, mit einem minimal akzeptablen Wert von 1,0 MPa (145 psi), der von ACI 440.2R für die FRP-Beton-Verbindung angegeben wird. Die Versagensart wird aufgezeichnet: Versagen im Betonuntergrund (erwünscht, zeigt an, dass der Beton schwächer als die Verbindung ist), adhäsives Versagen an der FRP-Epoxidharz-Grenzfläche, adhäsives Versagen an der Beton-Epoxidharz-Grenzfläche (unerwünscht, zeigt Debonding an) oder kohäsives Versagen innerhalb des Epoxidharzes. Das Vorhandensein eines adhäsiven Versagens an einer der Grenzflächen bei Abreißwerten unter 1,0 MPa zeigt eine unzureichende Haftungsentwicklung an und erfordert die Entfernung und Neuinstallation des FRP.

Debonding bei Flickreparaturen

Betonflickreparaturen, sowohl teilweise als auch vollständige Tiefenreparaturen, hängen von der Erreichung und Aufrechterhaltung der Verbindung an der Flicken-Grundbeton-Grenzfläche ab. Die Grenzfläche bei einer Flickreparatur ist eine dreidimensionale Umfangsfläche und keine planare horizontale Fläche: die vertikalen Flächen des Flickhohlraums und der Boden (bei teilweisen Tiefenreparaturen) oder die vorbereitete Untergrundoberfläche (bei vollständigen Tiefenreparaturen). Debonding bei Flickreparaturen stellt die Trennung des Reparaturmaterials vom Grundbeton entlang dieser Grenzflächen dar.

Der Haftmechanismus bei Flickreparaturen folgt denselben Prinzipien wie die Überdeckungsbindung, aber der Spannungszustand ist aufgrund der behinderten Geometrie des Flickens komplexer. Das Flickenmaterial ist allseitig von Grundbeton umgeben, der eine vollständige Behinderung gegen Schwinden bietet. Dies erzeugt mehrachsige Zugspannungen an der Grenzfläche mit maximalen Spannungskonzentrationen an den Flickenecken und -kanten. Der Schwindungsunterschied zwischen dem Reparaturmaterial und dem Grundbeton erzeugt Grenzflächenscherspannungen, die die Haftfestigkeit überschreiten können, insbesondere wenn hochschwindende Reparaturmaterialien verwendet werden.

ACI 546.3R-14 („Guide for Materials Selection in Concrete Repair") legt fest, dass die Oberflächenvorbereitung für Flickreparaturen ein CSP 7-9 Profil (Aufrauhungsamplitude von 0,6-1,5 mm) erreichen sollte, erreicht durch leichtes Abbauen mit einem maximal 15 kg (30 lb) schweren Abbauhammer, um Mikrorissbildung im Untergrund unterhalb des Reparaturumfangs zu vermeiden. Der Sägeschnittumfang des Flickens sollte mindestens 25 mm (1 Zoll) über die sichtbare Kante des beschädigten Bereichs hinaus in gesunden Beton reichen. Die Seiten des Reparaturhohlraums sollten senkrecht zur Oberfläche geschnitten oder hinterschnitten (am Boden etwas breiter als oben) werden, um eine mechanische Verzahnung gegen vertikale Debonding-Kräfte zu bieten.

Bei teilweisen Tiefenreparaturen (typischerweise 25-75 mm oder 1-3 Zoll tief, der FAA-Standard gemäß AC 150/5380-6C) tritt Debonding am häufigsten an der horizontalen Grenzfläche zwischen dem Flickenboden und dem vorbereiteten Untergrund auf. Die Verbindung wird durch Abreißversuche gemäß ASTM C1583 an mindestens 3 Stellen pro 100 m² Reparaturfläche bewertet. Die Abnahmekriterien gemäß ICRI Guideline 03732 sind: minimaler Einzelabreißwert von 0,5 MPa (70 psi) und Durchschnitt aller Tests von 0,7 MPa (100 psi) oder mehr.

Bei vollständigen Tiefenreparaturen (kompletter Plattenaustausch) ist die kritische Grenzfläche die vertikale Fläche, wo der Reparaturbeton am Sägeschnittumfang auf die bestehende Platte trifft. Vollständige Tiefenreparaturen haben üblicherweise Dübelstäbe, die über die Fuge eingebaut werden (gemäß FAA Item P-501 für Flugplatzbefestigungen, mit Dübeln im Abstand von 300 mm und in der Mitte der Plattentiefe platziert), um die Lastübertragung zu gewährleisten. Debonding an der vertikalen Grenzfläche bei vollständigen Tiefenreparaturen ist seltener als bei teilweisen Tiefenreparaturen, kann aber aufgrund von unzureichender Verdichtung während der Betonage auftreten, die eine wabenartige Grenzflächenzone hinterlässt, oder vorzeitigem Sägeschnitt, der einen Riss initiiert, der sich entlang der Grenzfläche ausbreitet.

Folgen von Debonding

Debonding hat kaskadenartige Folgen für die strukturelle Leistungsfähigkeit und Dauerhaftigkeit. Die unmittelbare Wirkung ist der Verlust der Verbundwirkung zwischen Überdeckung und Untergrund. Für ein gebundenes Betonüberdeckungssystem ist die Biegesteifigkeit (EI) des Verbundquerschnitts proportional zur dritten Potenz der Gesamtdicke, wenn es vollständig gebunden ist. Wenn Debonding auftritt, wirken die beiden Schichten unabhängig voneinander, jede trägt die Last separat. Bei einer 100 mm dicken Überdeckung auf einer 200 mm dicken bestehenden Platte hat der vollständig gebundene Querschnitt eine effektive Dicke von 300 mm. Nach dem Debonding verhält sich das System wie zwei separate Platten von 100 mm und 200 mm. Die Reduktion des Trägheitsmoments beträgt von bh³/12 für den Verbund zu (b × 100³/12 + b × 200³/12) für die getrennten Schichten, ein Reduktionsfaktor von etwa 0,35, was bedeutet, dass die strukturelle Kapazität um etwa 65 % reduziert ist.

Wassereintritt ist die zweite kritische Folge von Debonding. Der durch Debonding erzeugte planare Hohlraum bietet einen kontinuierlichen Weg für Wasser, um lateral unter der Überdeckung zu wandern, wobei Fugendichtungen und Oberflächenentwässerung umgangen werden. Das Wasser sammelt sich im abgelösten Hohlraum und erzeugt eine gesättigte Grenzflächenzone, die Frost-Tau-Schäden und Korrosion von eingebettetem Stahl beschleunigt. Das eingeschlossene Wasser induziert auch hydraulischen Druck unter Verkehrsbelastung: Wenn ein Reifen über einen abgelösten Bereich fährt, biegt sich die Überdeckung durch und komprimiert den wassergefüllten Hohlraum. Der hydraulische Druck kann unter schwerer Flugzeugbelastung (Airplane Design Group V oder VI gemäß FAA) 1 MPa (145 psi) überschreiten, treibt das Wasser zu den Überdeckungskanten und pumpt es aus, wobei es Feinpartikel mitführt – ein Prozess, der Erosionspumpen genannt wird. Diese Pumpwirkung erweitert den abgelösten Bereich fortschreitend und trägt Rückstände in die Grenzfläche ein, was eine erneute Verbindung weiter verhindert.

FOD (Fremdkörper) -Erzeugung ist ein besonderes Problem für Flugplatzbefestigungen. Eine abgelöste Überdeckung, die nicht erkannt wurde, kann unter Verkehrsbelastung schließlich bis zur Oberfläche durchbrechen und Abplatzungen und lose Fragmente erzeugen, die zu FOD werden, einer ernsthaften Gefahr für Flugzeugtriebwerke und Reifen. FAA Advisory Circular 150/5380-6C hebt Überdeckungs-Debonding ausdrücklich als einen FOD-anfälligen Zustand hervor, der sofortige Aufmerksamkeit auf Start- und Landebahnen, Rollwegen und Vorfeldbereichen erfordert.

Der durch Debonding ausgelöste Korrosionsbeschleunigungszyklus ist sich selbst erhaltend. Wasser, das in die abgelöste Grenzfläche eindringt, trägt Chloride (von Enteisungschemikalien oder Meeresexposition) und Sauerstoff zur Grenzflächenzone. Wenn der Untergrund Bewehrungsstähle enthält, erreichen Chloride die Stahloberfläche und initiieren Korrosion. Die Korrosionsprodukte (Rost) dehnen sich aus und keilen die Grenzfläche weiter auseinander, wodurch der abgelöste Bereich vergrößert wird. Die vergrößerte Ablösung ermöglicht, dass mehr Wasser und Chloride eindringen, was die Korrosion beschleunigt. Diese positive Rückkopplungsschleife kann bei unerkannter Ablösung innerhalb von 2-5 Jahren zum vollständigen Verlust der Überdeckung führen, verglichen mit einer erwarteten Nutzungsdauer von 15-25 Jahren für eine ordnungsgemäß gebundene Überdeckung.

Inspektion und Zustandsbewertung

Die Debonding-Inspektion ist in Befestigungszustandserhebungen und Brückeninspektionsprotokolle auf mehreren Ebenen integriert. Der Bestanden/Nicht bestanden-Ansatz (abgelöst oder nicht abgelöst) wird typischerweise durch eine Flächenquantifizierung für die Zustandsbewertung und Reparaturpriorisierung ergänzt.

Flugplatzbefestigungs-Zustandserhebungen

ASTM D5340 („Standard Test Method for Airport Pavement Condition Index Surveys") enthält Debonding als Schadensart für Betonüberdeckungen, klassifiziert in den Kategorien „Flicken" und „Oberflächenschäden". Das Erhebungsprotokoll gibt Kettenzug als primäre Erkennungsmethode für Überdeckungs-Debonding vor, mit den folgenden Schweregraden:

• Niedriger Schweregrad: Abgelöste Fläche deckt weniger als 5 % der gesamten Befestigungsoberfläche ab, keine sichtbare Oberflächenrissbildung oder Abplatzungen
• Mittlerer Schweregrad: Abgelöste Fläche deckt 5-15 % der gesamten Befestigungsoberfläche ab, geringfügige Oberflächenrissbildung oder Abplatzungen an den Rändern abgelöster Bereiche
• Hoher Schweregrad: Abgelöste Fläche deckt mehr als 15 % der gesamten Befestigungsoberfläche ab, sichtbare Oberflächenrissbildung, Abplatzungen oder FOD-Erzeugung

Der PCI (Pavement Condition Index) -Abzugswert für Debonding steigt nichtlinear mit Schweregrad und Ausmaß. Die PCI-Abzugskurve für Debonding in ASTM D5340 zeigt, dass hochgradiges Debonding, das 30 % eines Befestigungsabschnitts abdeckt, einen Abzugswert von über 50 (auf einer Skala von 0-100) ergibt, was einer Befestigungsbewertung von „schlecht" entspricht.

Brückendeckinspektion

Die National Bridge Inspection Standards (NBIS) der FHWA und das AASHTO Manual for Bridge Element Inspection beinhalten Debonding in der Bewertung von Brückendeckelementen. Die Elementinspektion (gemäß AASHTO MBEI-2019) klassifiziert Debonding als einen Mangel innerhalb von Element 12 (Betondeck) mit Zustandszuständen:

• Zustandszustand 1 (Gut): Kein Debonding erkannt
• Zustandszustand 2 (Befriedigend): Abgelöste Fläche weniger als 10 % der Deckfläche, keine aktive Korrosionsverfärbung
• Zustandszustand 3 (Schlecht): Abgelöste Fläche 10-30 % der Deckfläche, Korrosionsverfärbung an Fugen oder Rissen sichtbar
• Zustandszustand 4 (Schwer): Abgelöste Fläche größer als 30 % der Deckfläche, aktive Abplatzungen mit freiliegender Bewehrung, Querschnittsverlust

Inspektionshäufigkeit

Automatisierte Debonding-Erkennung

Jüngste Fortschritte in der Computer Vision und maschinellem Lernen haben die automatisierte Debonding-Erkennung aus Oberflächenbildern und drohnengestützten thermischen Erhebungen ermöglicht. Deep-Learning-Modelle, die auf beschrifteten Klopfdaten trainiert wurden, können Befestigungsoberflächenzustände in hochauflösenden Bildern klassifizieren, indem sie charakteristische Rissmuster (Netzrisse, halbmondförmige Risse) identifizieren, die mit unterirdischem Debonding korrelieren. Thermische Bildanalyse mit Convolutional Neural Networks (CNNs) kann Wärmebilder automatisch in abgelöste und gesunde Regionen segmentieren, mit einer Genauigkeit von über 85 % in kontrollierten Studien. Solche Systeme können quantifizierte Karten des Debonding-Ausmaßes mit Schweregradklassifizierung für die Bewertung des Zustands von Überdeckungen und Reparaturen erstellen.

Reparatur von abgelösten Überdeckungen und Reparaturen

Die Reparaturstrategie für Debonding hängt vom Ausmaß, Schweregrad, der Ursache und dem Ort des Debonding sowie der Art des gebundenen Systems (Betonüberdeckung, FRP oder Flickreparatur) ab.

Epoxidharzinjektion für isoliertes Debonding

Für kleine, isolierte abgelöste Bereiche (weniger als 10 % der gesamten gebundenen Fläche), bei denen die Grenzfläche nicht verunreinigt ist (mit Rückständen oder Korrosionsprodukten), kann eine Epoxidharzinjektion die Verbindung wiederherstellen. Das Verfahren folgt ASTM C881 („Standard Specification for Epoxy-Resin-Base Bonding Systems for Concrete"), das die Anforderungen an Epoxidharztyp und -klasse festlegt. Der Injektionsprozess umfasst:

1. Bohren von Injektionsöffnungen im Abstand von 300-600 mm (12-24 Zoll) entlang des Musters des abgelösten Bereichs
2. Abdichten des Umfangs des abgelösten Bereichs mit schnellhärtendem Epoxidharz oder Mörtel, um das injizierte Material zurückzuhalten
3. Injizieren von niedrigviskosem Epoxidharz (Typ IV, Klasse 1 gemäß ASTM C881) bei Drücken von 0,3-0,7 MPa (50-100 psi), beginnend an der niedrigsten Öffnung und nach oben fortschreitend, um Luft aus dem Ablösehohlraum zu verdrängen
4. Überprüfung durch erneutes Abklopfen nach der Aushärtung des Epoxidharzes (mindestens 24 Stunden bei 20°C)

Epoxidharzinjektion kann die Haftfestigkeit auf 80-100 % der ursprünglichen Auslegungshaftfestigkeit wiederherstellen, wenn sie auf saubere, trockene abgelöste Grenzflächen angewendet wird. Die Methode ist nicht wirksam, wenn die Grenzfläche mit Öl, Schmutz oder Korrosionsprodukten verunreinigt ist, da das Epoxidharz an den Schadstoff und nicht an die Betonoberflächen bindet. Die maximale Debonding-Tiefe für eine wirksame Epoxidharzinjektion beträgt etwa 50 mm (2 Zoll). Tiefere Ablösungen erzeugen Injektionswege, die für eine vollständige Füllung zu lang sind.

Entfernen und Ersetzen

Für Debonding, das 10 % der gebundenen Fläche überschreitet, oder für abgelöste Bereiche, bei denen die Grenzfläche verunreinigt ist, ist das Entfernen und Ersetzen des abgelösten Teils der Standardansatz. Das Verfahren gemäß FAA AC 150/5380-6C und ICRI Guideline 03732 umfasst die folgenden Schritte:

1. Markieren der abgelösten Grenze, bestimmt durch detailliertes Abklopfen (mit einem Rasterabstand von 150 mm oder 6 Zoll)
2. Sägeschnitt des Umfangs, der mindestens 150 mm (6 Zoll) über die abgelöste Grenze hinaus in gesundes, gebundenes Material reicht
3. Entfernen des abgelösten Materials durch kontrollierten Abbruch mit einem maximal 15 kg (30 lb) schweren Abbauhammer, wobei von der abgelösten Seite in Richtung des gesunden Materials gearbeitet wird, um die Verbindung in angrenzenden Bereichen nicht zu beschädigen
4. Erneutes Vorbereiten der Untergrundoberfläche auf CSP 7-9 durch Kugelstrahlen oder Hydrodemolition
5. Reinigen und Feuchtigkeitskonditionieren des Untergrunds auf SSD-Zustand
6. Auftragen von Haftvermittler gemäß Herstellerspezifikation (typischerweise eine Zementschlämme im Verhältnis 1:1 w/z oder ein handelsüblicher Haftvermittler gemäß ASTM C1059)
7. Ersetzen des Reparaturmaterials mit dem gleichen oder einem kompatiblen Material wie die ursprüngliche Überdeckung/Reparatur

Bei ausgedehntem Debonding, das 30 % der Überdeckungsfläche überschreitet, ist eine vollständige Entfernung und Ersetzung der Überdeckung typischerweise kostengünstiger als eine selektive Reparatur. Das verbleibende gebundene Material wirkt bei teilweiser Entfernung als Spannungskonzentrationspunkte, und das Flicken mehrerer kleiner Bereiche erzeugt viele neue Grenzflächenumfänge, die potenzielle zukünftige Debonding-Initiierungspunkte darstellen.

FRP-Debonding-Reparatur

Die Reparatur von FRP-Debonding wird durch ACI 440.2R-17, Kapitel 12, geregelt. Das Verfahren zur Reparatur von abgelöstem FRP:

1. Entfernen Sie alles abgelöste FRP, das mindestens 50 mm (2 Zoll) über den sichtbar abgelösten Bereich hinausreicht
2. Überprüfen Sie die freigelegte Betonoberfläche auf Schäden (Korrosionsverfärbung, Rissbildung oder Substratverschlechterung)
3. Reparieren Sie alle Substratschäden mit kompatiblen Reparaturmaterialien gemäß ACI 546.3R
4. Bereiten Sie die Oberfläche erneut vor durch Schleifen auf CSP 3-5 (glatter als die Überdeckungsvorbereitung, da FRP eher adhäsive Bindung als mechanische Verzahnung als primären Mechanismus verwendet)
5. Tragen Sie neues FRP auf gemäß den Herstellerspezifikationen, wobei es mindestens 150 mm (6 Zoll) über die Entfernungsgrenze für eine Überlappung hinausragen sollte
6. Führen Sie nach der Installation einen 100 % Klopftest gemäß ACI 440.2R durch

Das Protokoll für die FRP-Debonding-Erkennung während der Nutzungsdauer umfasst jährliche Klopftest-Erhebungen der gesamten FRP-Oberfläche, mit Zwischenerhebungen nach jedem signifikanten Überlastereignis (Erdbeben, Aufprall, starker Wind). Wenn Debonding bei einer Erhebung 5 % der FRP-Fläche überschreitet, ist eine sofortige Reparatur gemäß ACI 440.2R erforderlich.

Schubverbinder für die Wiederbefestigung von Überdeckungen

Für abgelöste Überdeckungen, bei denen Entfernen und Ersetzen nicht möglich ist (z. B. Überdeckungen auf strukturellen Brückenkomponenten, bei denen die Entfernung die Struktur dem Verkehr aussetzen würde), können Schubverbinder eine mechanische Wiederbefestigung ermöglichen. Edelstahl- oder verzinkte Dübel (12-16 mm Durchmesser, 150-200 mm lang) werden durch Bohren durch die Überdeckung in den Untergrund, Reinigen der Löcher und Einmörteln der Dübel mit Epoxidharzmörtel gemäß ASTM C881 installiert. Die Dübel werden typischerweise in einem Raster von 600 mm (24 Zoll) Mittenabstand über den abgelösten Bereich platziert, mit einem Randabstand von mindestens 150 mm von der abgelösten Grenze. Die wiederhergestellte Verbindungskapazität durch Schubverbinder beträgt typischerweise 30-50 % der ursprünglichen gebundenen Kapazität pro Verbinder, daher muss die Anzahl der Verbinder basierend auf der erwarteten Grenzflächenscherspannung bei Grenzlast berechnet werden.

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