Das Auftreten von Rissen und Hohlräumen hat verschiedene Ursachen.  Sie können u.a. durch Planungsfehler, Ausführungsfehler, durch die Eigenheiten des Materials, falsche Beanspruchungen oder bei sehr alten Bauwerken auch durch Ermüdung und Ablauf der Restnutzungsdauer entstehen. Eine weitere Ursache von Hohlräumen sind u.a. auch Auswaschungen im Betongefüge (vor allem bei Wasserbauwerken).

Injektionsparameter

Um das Injektionsmaterial und die Art des Injektionsverfahrens auszuwählen sind zunächst die Riss- und Hohlraumarten, -feuchtezustände und  -merkmale zu erfassen und zu analysieren.

Für eine Bestimmung des Hohlraumvolumens im porösen Gefüge und ggfs. für die Bestimmung der Druckfestigkeit sind Bohrkerne zu entnehmen. In den entstandenen Bohrlöchern empfiehlt es sich eine Befahrung mit Bohrlochkamera oder Bohrlochscanner durchzuführen, um evtl. Hohllagen und Fehlstellen zu erkunden und anschließend die Bohrlöcher mit sogenannten W/D-Versuchen (Wasser-Druck-Versuchen) zu untersuchen. Hierbei werden jeweils Abschnitte der Bohrungen mit Wasser unter einem definierten Druck und in einem definierten Zeitraum beaufschlagt. Die eingebrachte Wassermenge ist ein Faktor für die Durchlässigkeit und Wegigkeiten im Bauwerk.

Mit den ermittelten Faktoren empfiehlt sich die Durchführung einer Probemaßnahme, die gemäß Merkblatt DWA-M 506 „Injektionen mit hydraulischen Bindemitteln in Wasserbauwerken aus Massenbeton“ der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. eine Eignungsprüfung für die anschließend durchzuführende Baumaßnahme darstellt.

Für Injektionsmaßnahmen stehen grundsätzlich folgende Materialien zur Verfügung:

Epoxidharz (EP), Polyurethan (PUR), Zementsuspension (ZS), Zementleim (ZL), Acrylatgel (AY).

In Abhängigkeit der vorherrschenden Feuchtebedingungen können gemäß Rili SIB des DAfStb (2001) folgende Anwendungsziele definiert werden: schließen, abdichten, begrenzt dehnfähig verbinden, kraftschlüssig verbinden.

Die Wahl des Füllguts ist abhängig von der Rissart, der Rissbreite bzw. dem Hohlraumvolumen,  dem Feuchtezustand, dem Anwendungsziel und der Temperatur.

Für die Wahl des Füllguts sind außerdem folgende Kennwerte von Bedeutung: Viskosität und Fließgrenze, Sedimentationsverhalten (Absetzen) und die Festigkeit.

Für die begleitende Qualitätssicherung werden Viskosität und Fließgrenze auf der Baustelle mit Marsh-Trichter und Rotationsviskosimeter gemessen. Das Sedimentationsverhalten wird in einem 1000ml-Standzylinder bestimmt. Für die Ermittlung der Festigkeit des Füllguts werden Prismen angefertigt.

Injektionsgeräte

Für eine Instandsetzung sind die Rissinjektion und die Hohlrauminjektion hinsichtlich der Art der Ausführung und der Geräte getrennt zu betrachten.

Die grundsätzliche Geräteausstattung eines Injektionsvorgangs für Risse beinhaltet je nach Füllgut:

Injektionsgerät/-pumpe, ggfs. Mischer, Packer, ggfs. Injektionsschlauch, ggfs. Verdämmung.               

Zum Einsatz kommen je nach Füllgut ein- (1K-), zwei-(2K-) oder dreikomponentige (3K-) Injektionsgeräte.

Für die Rissinjektion stehen Bohr-, Schlag- und Klebepacker zur Verfügung, die entsprechend der Anwendungsbedingungen ausgewählt werden.

Die Geräteausstattung für eine Hohlrauminjektion mittels Zementsuspension oder –leim beinhaltet:

Mischer (hochtourig), Pufferbehälter mit Rührwerk, Doppelplungerpumpe, Steuerung und Visualisierung, Messwertaufnehmer, Packer.

Das Mischverfahren ist verantwortlich für die gleichbleibenden Fließeigenschaften der Suspension und für den Wasserbedarf zur Erzielung einer bestimmten Viskosität und eines gewünschten Sedimentierverhaltens.

Die Pumpe übernimmt das Injektionsgut direkt aus dem Vorratsbehälter. Materialfluss und Pumpendruck müssen dabei gleichmäßig sein. Die Injektionsanlagen müssen hinsichtlich der Parameter Druck, Rate und Mengenbegrenzung entsprechend definierter Grenzwerte gesteuert werden können.

Die Packer dienen dazu, den Bohrlochabschnitt im zuvor abgeteuften Bohrloch nach oben und unten

abzuschließen. Das Injektionsgut wird so gezwungen in den Injektionsbereich zu fließen. Zur Verfügung stehen Einfach- und Doppelpacker.

Die Injektion von massiven Bauteilen kann je nach Randbedingungen durch eine aufsteigende (bei standfestem Bohrloch) oder eine absteigende Injektion (bei nicht standfestem Bohrloch) erfolgen.

Qualitätssicherung/Dokumentation

Die Ausführung von Injektionsarbeiten ist durch den Ausführenden zu überwachen (ehem. Eigenüberwachung).

Für die Qualitätssicherung/Dokumentation einer Rissinjektion werden Tages- und Rissprotokolle angefertigt, auf denen alle notwendigen Informationen wie Rissbreite, Bauteiltemperatur, Verbrauch, Chargen-Nr. etc. vermerkt sind.

Die Dokumentation einer Hohlrauminjektion erfolgt mittels Injektionsprotokoll, auf dem die Injektionsmenge, -zeit, -bereiche, Bohransatzpunkte und Einzelkomponenten verzeichnet sind.

Injektionsarbeiten sind grundsätzlich bei einer entsprechenden anerkannten Stelle anzumelden und überwachen zu lassen (ehem. Fremdüberwachung).

Kernbohrungen können aus zwei verschiedenen Gründen ausgeführt werden: Zur Bohrlochherstellung (z.B. für Rohrdurchführungen, Anker-, oder Injektionsarbeiten) oder zur Bohrkerngewinnung (z.B. zur Bauwerkserkundung, Materialuntersuchung).

Daraus ergibt sich ebenfalls die Wahl der Kernrohrs. Man unterscheidet zwischen Einfachkernrohr, Doppelkernrohr und Seilkernrohr. Beim Bohren mit einem Einfachkernrohr mindern die Spülung und die Rotation die Kernqualität und Kernausbeute. Bei Verwendung eines Doppelkernrohrs wird der Bohrkern geschont, da Spülgut und Mantelreibung weitestgehend verhindert werden. Ein Kernfangring ermöglicht das Abreißen und Festhalten des Bohrkerns. Durch konisches Verschieben ist der Bohrkern im Kernrohr gefangen und kann geborgen werden. Seilkernrohre haben ihr Haupteinsatzgebiet in großen Tiefen. Das Bohrgestänge übernimmt hierbei zugleich die Aufgabe einer Schutzverrohrung. Das Innenrohr wird mit einer Fangvorrichtung durch das Gestänge hochgezogen. Der Kern kann entnommen werden.

Je nach zu bohrendem Untergrund wird die Bohrkrone mit einem entsprechenden Besatz ausgewählt. Jedoch kann nicht jede Bohrkrone mit jedem Bohrmotor jedes Material bohren. Es ist immer auf das Zusammenspiel von zu bohrendem Material, Besatzart, Bohrantrieb und Bohrmotor zu achten.

Bohranlagen

Wir verwenden je nach Art und Zweck der Maßnahme Bohranlagen mit elektrischem Antrieb mit oder ohne Vorschubautomat bzw. Bohrmatik, sowie hydraulische Bohrmotoren mit Bohrvorschub, als Anbaugerät an einem Minibagger oder direkt montiert am Bauwerk. Bei größeren Tiefen und Durchmessern setzen wir u.a. Bohrraupen, bzw. Trägergeräte mit speziellen Anbaulafetten ein.

Je nach Bauwerksart und ggfs. denkmalgeschützter Bausubstanz ist über die Verwendung von Spül- oder Trockenbohrungen nachzudenken, um evtl. zu verhindern, dass unerwünscht Wasser in das Bauwerk eingebracht wird.

Eine Besonderheit der Injektion ist die Schleierinjektion/Vergelung mittels Acrylatgel. Undichte Konstruktionen können durch Rasterbohrungen nachträglich abgedichtet werden. Die Anordnung der Bohrungen ist abhängig von der Konstruktion, der Geometrie, der Beschaffenheit des Untergrunds und der gewählten Injektionstechnologie. Das injizierte Acylatgel verdrängt das vorhandene Wasser und bildet eine elastische Abdichtung.

Eine weitere Schwachstelle im Bauwerk können Fugen darstellen, deren Dichtigkeit durch Injektion wiederhergestellt werden kann. Besonders innenliegende Fugenbänder können undicht bzw. umläufig sein. Um die Dichtigkeit wiederherzustellen ist mit Injektionsschlauchsystemen oder nachträglich eingebrachten Packern zu arbeiten, durch die das Injektionsgut an Haufwerksporen, Betonierschatten oder beschädigte Dehnteile der Fugenbänder gelangen kann.