In der Bauwerksdiagnostik stellt die frühzeitige und möglichst zerstörungsfreie Erkennung von Schadensursachen eine zentrale Herausforderung dar. Konventionelle, nichtinvasive Untersuchungsmethoden liefern häufig Informationen über den aktuellen Ist-Zustand oder sind durch unsichere Probeentnahmen limitiert. Die Optische Bau-Forensik (OBF) bietet hier einen innovativen Ansatz: Durch gezielten Einsatz von Forensikkameras und optischen Filtern wird das menschliche Sichtspektrum erweitert und für das bloße Auge unsichtbare Informationen sichtbar gemacht. Besonders die Analyse der materialtypischen Fluoreszenz erlaubt eine hochsensitive Detektion von Unregelmäßigkeiten, Verunreinigungen, Verarbeitungsfehlern sowie chemischen oder physikalischen Veränderungen.

Die Methodik basiert auf der Anregung von Materialien mittels elektromagnetischer Strahlung (z.B. UV-Licht) und der gezielten Beobachtung der Fluoreszenz. So lassen sich spezifische Eigenschaften von beispielsweise polymerer Dichtstoffe, mineralischer Baustoffe, Schimmelpilzen oder von Beschichtungen aufdecken, ohne dabei die Bausubstanz zu beschädigen. Untersuchungen zeigen, dass selbst minimale Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung oder im Umfeld eines Materials sichtbar gemacht werden können.

Die OBF eignet sich besonders für die Vorauswahl auffälliger Bereiche vor intensiveren Analysen, erhöht die Aussagekraft von Befunden und kann so zur zielgerichteten Aufklärung von Schadensursachen beitragen. Mit ihrem hohen Informationsgehalt bei gleichzeitig minimaler Invasivität stellt sie ein vielversprechendes Werkzeug für die zukünftige Bauwerksuntersuchung dar.

Das Bestandsnetz der Deutschen Bahn weist eine Vielzahl von älteren Eisenbahn-Tunneln auf, die stellenweise eine Lebensdauer von mehr als 100 Jahren aufweisen und als Mauerwerkskonstruktion mit unbekannter und variierender Bauteildicke ausgebildet wurden. Viele dieser Tunnel erreichen in den nächsten Jahren ihr Nutzungsende und müssen entsprechend saniert oder erneuert werden.
Um eine Beurteilung der vorhandenen Bausubstanz vorzunehmen, werden meist Bohrkerne aus einzelnen Bereichen des Tunnels entnommen. Die Entnahme der Bohrkerne ist sehr aufwendig, weil diese Arbeiten im Regelfall unter laufendem Bahnbetrieb durchgeführt werden. Von einem Arbeitszug aus werden meistens in Sperrpausen diese Arbeiten durchgeführt. Auch ist der daraus resultierende Erkenntnisgewinn vielfach beschränkt auf nur einzelne Bereiche des Tunnels.
Hier stellt die zerstörungsfreie Prüfung zur Detektion von Schichtgrenzen sowie zur Bestimmung der Bauteildicke eine Ergänzung dar.
Im Rahmen der wiederkehrenden Bauwerksprüfung mittels Inspektionszug können dadurch größere Bereiche untersucht werden und somit ein zusätzlicher Erkenntnisgewinn generiert werden.
Im Rahmen des Vortrages werden bisherige Versuche und Erkenntnisse der zerstörungsfreien Prüfung mittels Georadars an älteren Tunneln dargestellt. Weiterhin fließen durchgeführte Laborversuche zur Abklärung diverser Einzelfragen, wie Auswirkung von nachträglich auf die Tunnelschale aufgebrachten Spritzbeton, mit ein.
Nebens den Untersuchungen an Tunneln, die aus Mauerwerk hergestellt wurden, werden auch Erkenntnisse der zerstörungsfreien Prüfung an Tunneln aus Stahlbeton in dem Vortrag aufgegriffen und dargestellt.

Das ScanPyramids-Projekt wurde im Oktober 2015 unter der Aufsicht und in Zusammenarbeit mit dem Obersten Rat für Altertümer und dem ägyptischen Ministerium für Tourismus und Altertümer gestartet. Es zielt darauf ab, die innere Struktur der Pyramiden von Gizeh mit einem multidisziplinären Ansatz und zerstörungsfreier Technik zu untersuchen. Das Projekt wird von der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Universität Kairo (UNESCO-Lehrstuhl für Wissenschaft und Technologie im Bereich des Kulturerbes) und dem Heritage, Innovation, and Preservation Institute (Institut für Kulturerbe, Innovation und Konservierung HIP) in Paris koordiniert. Wissenschaftliche Partner kommen aus Frankreich (Dassault Systems), Japan (Nagoya-Universität, NHK und KEK), Deutschland (Technische Universität München) und Kanada (Universität Laval). Im Rahmen des ScanPyramids-Projekts werden mehrere ZfP-Methoden kombiniert, um ein umfassenderes Verständnis der Struktur der Pyramiden zu erhalten, dazu zählen u.a. Myonen-Tomografie, Infrarot-Thermografie (IR), Bodenradar (GPR), elektrische Widerstandstomografie (ERT), Ultraschalltomografie (UST) und Bildfusion (IF). 3D-Laserscanning und Simulationen unterstützen die Messungen.
Das ScanPyramids-Projekt hat bemerkenswerte Erfolge erzielt, vor allem die Entdeckung von zwei bedeutenden Hohlräumen in der Großen Pyramide: Die ScanPyramids Big Void (SP-BV) oberhalb der Großen Galerie im Jahr 2017 und der ScanPyramids North Face Corridor (SP-NFC) im Jahr 2023, der sich hinter den Chevron-Steinen auf der Nordseite der Pyramide befindet. Messergebnisse sind mittlerweile in mehr als zehn Publikationen veröffentlich und u.a. in Journalen wie Nature, Scientific Reports, NDT&E International. Neue Anfang 2025 veröffentlichte Messergebnisse weisen jetzt auch Anomalien in der kleineren „dritten“ Pyramide auf dem Gizeh-Plateau nach, der Menkaure-Pyramide.

Die Zementindustrie zählt weltweit zu den größten CO2-Emittenten. Im Bemühen, klimaschädliche Emissionen und Flächenversiegelung zu reduzieren, rückt das Bauen im Bestand folgerichtig zunehmend in den Fokus. Was jahrhundertelang üblich war - bestehende Gebäude umzubauen, aufzustocken, anzubauen und zu modernisieren - erlebt nach Jahrzehnten des exzessiven Neubaus eine Renaissance. Um das Potenzial der grauen Energie jedoch wirksam heben zu können, benötigen planende Architekten und Ingenieure Informationen zum Aufbau der Bestandskonstruktionen. Oft sind Statik und Pläne verloren gegangen oder entsprechen nicht mehr dem aktuellen Stand. Dann müssen Bestandsuntersuchungen durchgeführt werden, die heute in der Regel als Kombination aus modernsten Diagnostikverfahren, klassischen Untersuchungsmethoden und minimalinvasiven Eingriffen stattfinden. Ein hohes Maß an Erfahrung des Untersuchungsteams und eine gesunde Neugierde sind weitere entscheidende Faktoren für den Erfolg.
Über die mitunter nicht ganz einfache Suche nach Antworten auf die Fragen der Planer berichten zwei langjährige Bauwerksdiagnostiker.

Die in den 60er-Jahren errichtete Brücke über den Hannoveraner Weidetorkreisel muss bis zur Fertigstellung des Ersatzneubauwerks noch halten. Dazu musste sie temporär noch einmal ertüchtigt werden. Im Rahmen dieser Gesamtmaßnahme sollten im Bereich der Koppelfugen Schubnadeln senkrecht durch die mehr als 60 cm starke Spanngliedkonstruktion montiert werden.
Die besondere Herausforderung bestand zum einen in der architektonisch bedingten Konstruktion. Um die Sichtachsen unter der Brücke möglichst frei zu gestalten, hatten sich die Architekten seinerzeit dazu entschlossen, die Brückenstützen pilzförmig auszubilden. Zwischen diesen Pilzstützen wurden dann gelenkig gelagerte Platten eingehängt. Dadurch resultierte eine geometrisch hochkomplexe Messoberfläche.
Zum anderen bot der hohe Verlegegrad der vorhandenen Längs- und Querspannglieder an sich schon nur minimalen Spielraum für geeignete Bohrkanäle. Zusätzlich verliefen oberhalb und unterhalb der Spannglieder in engem Abstand jeweils weitere Lagen mit schlaffer Bewehrung.
Um die geforderten hochpräzisen Bohrungen durch die bestehende Konstruktion - die keine Spanngliedtreffer verziehen hätte - überhaupt erst zu ermöglichen, war es notwendig, die Spannglieder in mehreren Schritten per Ultraschallechoverfahren zu orten, die Daten im Post-Processing zu bündeln und die risikoärmste Position der Bohrlöcher zu ermitteln.
Der Vortrag beleuchtet die technischen und praktischen Herausforderungen des Projekts, stellt den entwickelten Lösungsansatz vor und diskutiert die gewonnenen Erkenntnisse für zukünftige Instandsetzungsmaßnahmen an komplexen Spannbetonkonstruktionen.

Zum aktuellen Zeitpunkt befinden sich 40 Brückenbauwerke im Bestand der DB InfraGO AG, welche mit potenziell spannungsrisskorrosionsgefährdeten sog. Hennigsdorfer Spannstahl hergestellt wurden. Für die Überbauten von 33 dieser Brücken wurden standardisierte Fertigteile für Eisenbahnbrücken (BTE-Fertigteile) verwendet. Damit befinden sich ca. 330 BTE-Fertigteile unter Verkehr. Bei einem Teil dieser Fertigteile ist kein ausreichendes rechnerisches Ankündigungsverhalten gemäß Ril 805.0202A01 nachweisbar. In mehreren Projekten wurden daher Maßnahmen untersucht, welche den sicheren Weiterbetrieb dieser Bauwerke ermöglichen und dem typisierten Charakter der Fertigteile Rechnung tragen.

In Zusammenarbeit mit der DB Systemtechnik GmbH und der MFPA Leipzig wurde ein Ringversuch an zwei BTE-Testkörpern durchgeführt. Dabei kamen alle vier im deutschsprachigen Raum tätigen Anbieter magnetischer Verfahren (MSV-Prüfung) zur Spannstahlbruchortung zum Einsatz. Im Jahr 2024 wurde die MSV-Prüfung zudem im Rahmen eines Pilotprojekts an neun Bestandsbauwerken angewendet. Aufgrund der positiven Ergebnisse des Ringversuchs sowie der Pilotanwendungen im Bestand erscheint die MSV-Prüfung als zerstörungsfreie, wiederholbare und wirtschaftliche Alternative zu der in Ril 805.0202A01 vorgesehenen invasiven Materialuntersuchung mit Spannstahlentnahme und -beprobung potenziell geeignet. Derzeit wird eine befristete Betriebserprobung zur Anwendung der MSV-Prüfung an sämtlichen BTE-Bestandsbrücken vorbereitet und geprüft.

Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den aktuellen Bestand an BTE-Fertigteilen und fasst die bisherigen Erfahrungen aus invasiven und zerstörungsfreien Untersuchungen zusammen. Es werden die Anwendungsmöglichkeiten und -grenzen der MSV-Prüfung beschrieben sowie die daraus abgeleiteten Randbedingungen für den Einsatz an Bestandsbrücken dargestellt. Zudem werden statische und probabilistische Bewertungskonzepte erläutert, die auf Basis der MSV-Prüfergebnisse Aussagen zur Standsicherheit der betroffenen Fertigteile ermöglichen. Im Mittelpunkt steht dabei insbesondere die Übertragbarkeit der MSV-Prüfergebnisse auf nicht beprobte Spanngliedabschnitte.

Die magnetischen Verfahren zur Ortung von Brüchen in oberflächennah liegenden Spanndrähten sind nicht normativ geregelt und standardisiert. Es existieren mehrere, i. d. R. aus wissenschaftlichen Projekten hervorgegangene, Prüfsysteme, die z. T. auf verschiedenen Magnetisierungs- sowie Messtechniken basieren. Der Ringversuch sowie seine Auswertung dienen daher dazu, das Nachweisvermögen der magnetischen Verfahren zur Ortung von Brüchen speziell für vorgespannte BTE-Fertigteile genauer zu bestimmen sowie die Praxistauglichkeit der Verfahren zur Untersuchung von Bestandsbrücken zu demonstrieren. Aufgrund der günstigen Randbedingungen der vorgespannten BTE-Fertigteile (sehr geringe Betondeckungen, nahezu zentrische Vorspannung der untersten Spanngliedlagen) besteht mit den magnetischen Verfahren eine potenziell sehr gute und insbesondere zerstörungsfreie Möglichkeit den Ist-Zustand der aktuell noch ca. 39 potenziell spannungsrisskorrosionsgefährdeten Bauwerke der DB AG mit ca. 330 vorgespannten Fertigteilen zu überprüfen. Neben einer allgemeinen Evaluierung der Verfahren dient der Ringversuch auch als Qualifizierung für die etwaige spätere Anwendung an Bestandsbauwerken.
Die geometrischen Verhältnisse der BTE-Fertigteile inkl. ihrer Spannglieder und Schlaffbewehrung wurden in Form zweier Testkörper sehr realitätsnah auf dem Gelände der MFPA Leipzig für einen Ringversuch mit Blindbeprobungsprinzip nachgestellt. Aufgrund der gewählten Fehleranordnung kann der Ringversuchsaufbau als realitätsnah und auf der konservativen Seite liegend hinsichtlich der Detektierbarkeit betrachtet werden. Für die Durchführung der Untersuchungen durch externe Dienstleister, die magnetische Verfahren zur Spannstahlbruchortung anbieten, wurde eine Prüfanweisung entwickelt.
Der Ringversuch bestätigt, dass die magnetischen Verfahren eine gute und insbesondere zerstörungsfreie Möglichkeit darstellen den Ist-Zustand der BTE-Bestandsbauwerke zu überprüfen. Aufgrund der Ringversuchsergebnisse kann bei BTE-Fertigteilen ab einer Drathbruchkonzentration von 12,5 bis 16,7% von einer sicheren Bruchdetektion in der unteren Spanngliedlage ausgegangen werden. Die detektierbare Schädigung liegt weit unterhalb der gebrauchs- bzw. standsicherheitsrelevanten Schwelle und ermöglicht somit in der Praxis einen sicheren und uneingeschränkten Eisenbahnbetrieb bis zu einer Wiederholungsuntersuchung.

Im September 2024 kam es zum Einsturz eines Teilabschnitts (Zug C) der Carolabrücke in Dresden. Infolge des Ereignisses wurde eine umfangreiche bauwerksdiagnostische Untersuchung initiiert, um die Ursache des Versagens zu klären und gleichzeitig die strukturelle Integrität der verbleibenden Bauwerkszüge (A und B) zu bewerten.
Die Planung der Diagnostik folgte einem iterativen Ansatz, der auf einer Kombination aus ingenieurtechnischer Vorbewertung, Möglichkeiten und Grenzen der Untersuchungsverfahren, Zugänglichkeiten und der Repräsentativität der Ergebnisse beruhte. Die Untersuchung umfasste zerstörungsfreie, zerstörungsarme und invasive Verfahren. Zum Einsatz kamen unter anderem optische Verfahren, Georadar, Ultraschall, Sondierungsöffnungen mit Rückdehnungsmessungen, Probenentnahmen sowie Laboranalysen an Spannstählen, Verpressmörteln und Betonen.
Besonderes Augenmerk lag auf der systematischen Erkundung von Spanngliedern in Fahrbahnplatte, Stegen und Bodenplatten. Die Untersuchungen zeigten u. a. flächige Vorschädigungen durch Spannungsrisskorrosion, vereinzelte Drahtbrüche und lokale Verbunddefizite im Beton. Die Bewertung der Ergebnisse erfolgte in enger Abstimmung mit einschlägigen Regelwerken (z. B. TR Instandhaltung, Handlungsanweisung SpRK) und unter Berücksichtigung statistischer Probenrepräsentanz.
Der Beitrag gibt Einblick in die Methodik und Herausforderungen der diagnostischen Planung unter realen Randbedingungen, zeigt die Leistungsfähigkeit kombinierter Prüfmethoden auf und bewertet ihre Aussagekraft in Hinblick auf Schadensursachen und Resttragfähigkeit. Daraus ergeben sich wichtige Erkenntnisse für vergleichbare Bauwerke mit potenzieller SpRK-Problematik.

Die Anwendung des Prüfverfahrens der magnetischen Streufeldmessung wird am Beispiel der Carolabrücke vorgestellt. Die Verfahrensschritte werden anhand der flächenhaften Darstellung der Messdaten, der Untersuchungsgeschwindigkeit und der Anpassungsfähigkeit des Prüfsystems an die verschiedenen Bauteilgeometrien erläutert.
Die magnetische Streufeldmessung ermöglicht die zerstörungsfreie Zustandsanalyse von Spanngliedern. Ihre flächenhafte Untersuchung unterscheidet im magnetischen Messbild schon auf der Baustelle für den Bauherrn erkennbar die Auffälligkeiten getrennt nach Stahlbetonbewehrung und Spannbewehrung.
Neben den herkömmlichen Bauwerksprüfungen könnten zukünftig aus Sicherheitsgründen auch Tiefeneinblicke mit akustischen, magnetischen und elektromagnetischen Verfahren sowie mit Röntgen vorgenommen werden.

Der Einsturz der Carolabrücke in Dresden und die anschließenden intensiven Untersuchungen zur Schadensursache führten zu einem Erkenntnisgewinn, der maßgebend für die Bewertung bestehender Brückenbauwerke ist. Daraus resultierend konnte ein gänzlich neuer Ansatz der Schadensinitiierung abgeleitet werden und bereits im Labor nachgestellt werden. Die bisherigen Betrachtungen zur Initiierung von wasserstoffinduzierter Spannungsrisskorrosion gingen von einem zwingend erforderlichen Bulkelektrolyten aus der sich sowohl als geflutetes Hüllrohr darstellen kann aber als auch als Regentropfen auf der Spannstahloberfläche vor dem Einbringen in das Hüllrohr. In beiden Fällen setzt man voraus, dass der Elektrolyt (wässriges Medium in dem Korrosionsprozesse erfolgen) einen pH-Wert kleiner 5 hat, da ansonsten kein Wasserstoff an der Stahloberfläche infolge Korrosion entstehen kann. Im Rahmen des Vortrages wird die Schadensinitiierung, die weder auf einer Beregnung des Spannstahls noch auf einem gefluteten Hüllrohr basiert, erörtert und die daraus resultierenden Folgen für die Bauwerksdiagnose an spannungsrisskorrosionsgefährdeten Bauwerken dargestellt. Die gewonnen Erkenntnisse haben bereits erste signifikante Konsequenzen für verschiedene Brückenbauwerke. Diese spiegeln sich teilweise in sofortigen Sperrungen und dem Rückbau der betroffenen Brückenbauwerke wider.