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BauThemen | Betontechnik | 14.08.2017

Vorteile und technische Komponenten der Methode im Überblick

Alleskönner Hochdruckwasser

Bei der Bearbeitung von geschädigtem Beton stellt Hoch- und Höchstdrucktechnik eine bewährte Alternative zu konventionellen Methoden dar. Neue Aggregate, manuelle Anlagen und Roboter machen die Technik nun noch effizienter.

  • Mit Hoch- und Höchstdrucktechnik kann geschädigter Beton präzise bearbeitet werden: Die Anwendungen reichen vom Aufrauen der Oberfläche über das Entrosten von Bewehrung bis hin zum schweren Betonabtrag. Abbildung: Anja Michalski /Bauverlag

  • Schnittfläche beim Abrasivschneiden von Beton. Abbildung: Anja Michalski /Bauverlag

  • Hydrodemolition: Bei Drücken zwischen 1000 und 1500 bar und Durchflussmengen von 180-264 l/min lassen sich schadhafte Stellen im Beton selektiv entfernen. Seiten und Boden der Abtragfläche bleiben ungleichmäßig, da die Qualität des Betons entscheidend für die Abtragtiefe ist. Abbildung: Aquajet Systems AB

  • Beim Hammelmann Hochdruck- pumpen-Aggregat „Aquajet 14“ handelt es sich (in der abgebildeten Ausführung) um ein fahrbares System bestehend aus Industriemotor (Volvo- oder Deutz-Motor), Hochdruckpumpe, Steuerungseinheit und Anhängercontainer. Mit diesem Aggregat können beispielsweise Flächenreiniger oder handgehaltene Hochdruckspritzpistolen bis 3000 bar betrieben werden. Abbildung: Hammelmann GmbH

  • Abbildung: Hammelmann GmbH

  • Rotordüsen wie die Hammelmann „Masterjet HPS“ setzen die hohe Wirksamkeit von Rundstrahldüsen durch rotierende Düsenköpfe in Flächenleistung um. Verschiedene Düsenköpfe und kontrolliert einstellbare Drehzahlen eröffnen viele Möglichkeiten der Oberflächenbearbeitung. Die RD Masterjet-Düsen von Hammelmann eigenen sich zum Reinigen, Aufrauen, Abtragen und Freilegen von Oberflächen. Abbildung: Hammelmann GmbH

  • Abbildung: Conjet AB

  • Wenn größere Beton-Oberflächen zu bearbeiten sind, kommen Abtragroboter wie zum Beispiel der Conjet „Robot 557“ zum Einsatz. Betrieben werden können alle von Conject vertriebenen Roboter auch mit Pumpen der Firma Hammelmann. Anwendungsbereiche solcher Roboter sind Parkdecks, Brücken, Tunnel, Docks und Kais, Kanäle, Schleusen, Landebahnen und Unterwasserstrukturen. Zu den Merkmalen des „Robot 557“ zählen daher ein Vielzweckarm mit großer Reichweite, ein einfacher Zugang für Wartung, eine große und einstellbare Stabilität sowie eine kompakte Bauweise.Conjet ABwww.conjet.com Abbildung: Conjet AB

  • Klein und kompakt: Der Aqua Cutter 410A von Aquajet Systems kann für verschiedene Aufgaben eingesetzt werden. Dank eines Gelenkarms kann der Anwender horizontale, vertikale und überhängende Oberflächen schnell und einfach erreichen.  Mit Hilfe eines EDS (Equal Distance System) hält er zudem eine voreingestellte Entfernung  der Düse zur Betonoberfläche ein.Aquajet Systems AB www.aquajet.se Abbildung:  Aquajet Systems AB

  • Der Aqua Cutter 410A ist wegen seiner kompakten Form und seines geringen Gewichtes beispielsweise für schwer zugängliche Bereiche geeignet, bei denen keine Handlanze verwendet werden kann.Typische Anwendungsbereiche sind Parkgaragen, Hochbauten, Tunnel, Atomkraftwerke, Wasserkraftwerke, Industriereinigung und Abwasseranlagen. Abbildung: Aquajet Systems AB

Stahlbetonbrücken und Parkhäuser sind zahlreichen Belastungen und Umwelteinflüssen ausgesetzt. Schäden an der Bewehrung können beispielsweise durch Carbonatisierung ausgelöst werden. Dabei verliert der Beton mit der Zeit seine alkalischen Eigenschaften, und der Stahl im Inneren beginnt, mit dem Kohlendioxid der Luft zu reagieren. Die Folge: rostende Armierungsstäbe.
Ein großes Problem für Beton stellen auch Tausalze dar, die durch Straßenbestreuung im Winter entstehen und dem Beton zusetzen: Natriumchloridlösung kann bis zur Bewehrung hin durchdringen und Lochfraßkorrosion verursachen. Auch durch andere chemische Stoffe wie Säuren kann der Zementstein des Betons von der Oberfläche her angegriffen werden.

Hochdrucktechnik zur Betonabtragung

Je nachdem, wie stark Beton geschädigt ist und bis zu welcher Tiefe er behandelt oder abgetragen werden muss, kann der Einsatz von Hochdruckwasserstrahlen in Frage kommen. Die Bandbreite möglicher Anwendungen reicht dabei vom bloßen Aufrauen, über das Entrosten bis hin zum schweren Betonabtrag oder dem Abrasvischneiden des Betons mit Hochdrucktechnik. So lässt sich, abhängig vom Schädigungsgrad des Betons, für jede Instandsetzung der passende Abtragungsgrad herstellen.

Vorteile gegenüber konventionellen Methoden

Bei Sanierungsbedarf wurde der geschädigte Beton lange Zeit oft konventionell mit dem Presslufthammer und dem Bagger abgetragen. Diese Technik führte jedoch häufig zu Mikrorissen und Beschädigungen an der Bewehrung. Hochdruckwassertechnik bietet eine Reihe von entscheidenden Vorteilen gegenüber den traditionellen Verfahren. Zum einen verursacht sie keine oder nur eine sehr geringe Beschädigung an der Bewehrung und nach Entfernung des Betons kann sofort wieder neuer Beton aufgegossen werden. Diese Schnelligkeit resultiert in einem Kostenvorteil.

Weiterhin entsteht durch Hochdruckwasser nur eine geringe Schallübertragung am Bauteil, da die Methode weniger Vibrationen erzeugt. Das ist zum Beispiel bei Sanierungsprojekten in Wohngebäuden oder Einkaufszentren vorteilhaft. In Parkhäusern verbietet es sich außerdem, eine größere Fräse zu verwenden, da hierbei zu viel Oszillation ins Gefüge gelangt und Mikrorisse entstehen können. Das kann letztlich dazu führen, dass die Statik des Gebäudes geschädigt wird. Aus diesen Grund ist die Wasserstrahltechnik bei Parkhäusern und Brücken mit größerer Spannbreite vom Gesetzgeber vorgeschrieben.

Beton selektiv abtragen

Weiterhin besteht mit Hochdruckwasser die Möglichkeit des selektiven Abtrags von Beton. Mit der geeigneten Düsentechnik, einer genau abgestimmten Durchflussmenge an Wasser und der passenden Pumpenleistung kann der Anwender beispielsweise bestimmen, ob 1 cm oder 5 cm abgetragen werden sollen; auch bloßes Aufrauhen ist möglich. Die geforderten Haftzugswerte von 0,5 N/mm2 bei Betonoberflächen werden zudem bei Drücken über 500 bar auto-matisch erreicht.

Auch eine entsprechende Oberflächengüte des Stahls – meist wird SA 2 gefordert – ist mit Wasserstrahlen sicher zu erreichen. Das gelingt zum einen durch das abrasive Material des Betons, zum anderen durch den Aufprall-Effekt des Wassers selbst. Das Sandstrahlen der freigelegten Bewehrung ist danach nicht mehr nötig. Nennenswert ist dabei auch die hohe Produktivität von Hochdruckwasserstrahlen in Form von Kubikmetern pro Zeiteinheit: Mit 500 kW oder mit zusammengeschalteten Maschinen und 1000 kW lassen sich sehr hohe Abtragungsraten erreichen.

Manuelle Anlagen vs.  Abtragungsroboter

Erzeugt wird die benötigte Leistung durch dieselbetriebene HochdruckAggregate mit Hochdruckpumpen bis zu 500 kW Antriebsleistung. Die dazugehörigen Anwendungssysteme sind beispielsweise Hochdruckspritzpistolen mit Rotordüsen, Flächenbearbeitungsgeräte, Schneidvorrichtungen und Abtragungsroboter. Grundsätzlich unterschieden wird dabei zwischen manuellen Anlagen wie Handlanzen und maschinellen Systemen.

Handlanzen und Handpistolen werden typischerweise mit Betriebsdrücken zwischen 2000 und 2500 bar verwendet. Sie finden vor allem dort Verwendung, wo wegen schwer zugänglicher Stellen hohe Flexibilität gefragt ist und die abzutragenden Flächen nicht groß sind.  Jedoch sind Handlanzen in ihrer Leistung eingeschränkt: Der maximal zulässige Rückstoß für handbetriebene Geräte liegt in Deutschland und in den meisten europäischen Ländern bei 25 kg bzw. 250 N.

Wenn mit höherer Leistung gearbeitet werden soll, muss der Anwender auf unterstütze Handführung in Form von Führungs- oder Fixiereinrichtungen zurückgreifen. Je nachdem, mit wie viel Druck manuell gearbeitet wird, muss auch der Volumenstrom entsprechend angepasst werden, um die zulässigen 250 N nicht zu überschreiten.

250 N Rückstoß werden z.B. erreicht bei:

1000 bar und 33 l/min (benötigte Pumpenleistung 62 kW) oder
2500 bar und 21 l/min (benötigte Pumpenleistung 97 kW)


Es haben sich Maschinen mit 2500 bis 3000 bar durchgesetzt und mittlerweile als Standard für Betonsanierer etabliert.

Wenn größere Oberflächen zu bearbeiten sind, kommen meist maschinelle Hoch- und Höchstdruckwasserstrahl-Anlagen bzw. Roboter zum Einsatz. Im Gegensatz zu Handlanzen besitzen Roboter meist auf rotierenden Scheiben montierte Düsen. Mit höheren Betriebsdrücken – häufig über 1000 bar – und Volumenströmen von bis zu 260 l/min eignen sie sich für hohe Abtragsraten und ermöglichen im Vergleich zu manuellen Geräten eine große Zeitersparnis. Solche Anlagen benötigen Pumpen mit einer höheren Leistung: Als Standard haben sich 350-500 kWPumpen bewährt.

Da bei solchen Robotern vor allem beim Einsatz im innerstädtischen Bereich auch die Schallemission eine wichtige Rolle spielt, bieten Hersteller die Maschinen mittlerweile auch mit leistungsfähiger Schalldämmung an.

Hydrodemolition vs. Hydrofräsen

Bei der Abtragung von Beton kann generell zwischen den zwei Varianten Hydrodemolition und Hydrofräsen unterschieden werden. Hydrodemolition stellt die Niedrigdruckvariante dar: Mit Betriebsdrücken zwischen 1000 und 1500 bar und Durchflussmengen von 180-264 l/min ist es möglich, Beton selektiv abzu-tragen.

Die (Rest-)Qualität des Betons ist dabei ausschlag-gebend für die Abtragstiefe. Wenn der Beton noch genügend Zusammenhalt hat, wird er nicht angegriffen – ist er hingegen geschädigt, werden die betroffenen Stellen abgetragen. Dadurch wird ein unregelmäßiges Abtragungsprofil erzeugt, das eine optimale Verankerungsfläche für neu aufzubringendes Material bietet. Im Vergleich zur Sandstrahltechnik oder Hydraulikhämmern entsteht somit eine wesentlich größere Bindefläche für späteres Anbetonieren, Reprofilieren oder Spachteln.

Das Hydrofräsen, auch Hydromilling genannt, bezeichnet den Tiefenabtrag bzw. den geometrischen Abtrag von Beton. Anders als bei der Hydrodemolition wird hier eine gleichmäßige Fläche bis zu einer bestimmten, vorher eingestellten Abtragstiefe entfernt. Der höhere Druck ermöglicht einen stärkeren Schneideeffekt, wodurch Seiten und Boden der bearbeiteten Stelle glatter und ebener werden. Beim Hydrofräsen gilt es  jedoch zu beachten, dass durch dieses gleichmäßige Arbeiten nicht zwangsläufig auch alle geschädigten Stellen im Beton abgetragen werden.

Bestandteile von Hochdrucksystemen

Wesentliche Bestandteile eines Hoch- oder Höchstdruckwasserstrahl-Systems sind ein leistungsstarker Antriebsmotor, ein Druckerzeuger (Hochdruckpumpe), Rohr- und Schlauchleitungen, Ventile, Spritz- und Sicherheitseinrichtungen, eine Bedieneinheit sowie ein stabiler, steifer Rahmen. Je nachdem, ob das Aggregat eine manuelle Anlage oder eine Robotik-Anlage betrieben soll, gehören Handlanzen bzw. Handpistolen oder Abtragroboter zur Komplettausrüstung.

Hochdruckwasserstrahlen:
Eine Technik, viele Anwendungsmöglichkeiten
Hochdrucksysteme eigenen sich nicht nur zur Abtragung von Beton. Weitere Anwendungs-gebiete sind zum Beispiel:
– Reinigung von Natursteinmauerwerk – Ausräumen von Fugen – Entfernung von Zementschlämme – Entfernen von Beschichtungen an Wänden und Fußböden aller Art, z.B. Farbe (Parolen), Bitumen, Kunststoffe, Bewuchs, Rost – Aufrauen und Bearbeiten von Beton- und Steinflächen – Selektives Abtragen von Oberflächen, z.B. schadhaftem Beton, Putz, Asphalt – Herausschneiden von Türen und Durchgängen in Tunneln und Betonfertigteilen – Zerschneiden von Stahlkonstruktionen – Reinigung von Gerüsten, Schalungen, Maschinen etc. – Reinigung von Produktions- und Transport anlagen bei der Herstellung von Baumaterial – Sanieren von Maschinenhallen, Stellplätzen und kontaminierten Böden – Reinigen von Kanälen
Merkmale Aggregat Hochdruckpumpe „HDP 140“:

– Lange Lebensdauer aller Hochdruckkomponenten durch optimale Ventil- und Dichttechnik, Einsatz hochwertiger Materialien und präziser Serienfertigung
– Hohe Betriebssicherheit und lange Wartungsintervalle durch herme tische Abdichtung des Getriebes mit patentiertem Faltenbalgsystem
– Lekagefreie Pumpe durch Anordnung aller wechseldruckbeauf schlagten Hochdruckkomponenten innerhalb des Pumpengehäuses
– Deutlicher Betriebskostenvorteil durch Kurbeltrieb mit Öldruck umlaufschmiersystem, ausgelegt für mindestens 25.000 Betriebs stunden unter Volllast
– Leise Anlage durch Superschalldämmung  ≤ 75 dB(A) in 7 m Entfernung,  ≤ 84 dB(A) in 1 m Entfernung
– Große Kraftstoffreserve: Mindestens 8-Stunden-Betrieb durch großen innenliegenden Kraftstofftank

Hammelmann GmbH

www.hammelmann.de

Die Düsentechnik

Der Endzustand des zu bearbeitenden Beton hängt neben der Durchflussmenge an Wasser und dem Betriebsdruck auch maßgeblich von der eingesetzten Düse ab. Generell gilt: Je mehr Düsen verwendet werden, umso feiner wird die verbleibende Oberfläche.

Autor: Anja Michalski

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