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Abschließende Ergebnisse des DBV-Forschungsvorhabens zur Chloridkorrosion in Trennrissen


Autor: Kosalla, Marc; Raupach, Michael
Quelle: Erhaltung von Bauwerken. 4. Kolloquium. 27. und 28. Januar 2015
Seiten: 457-463
2015
 

Publikationslisten zum Thema:
Rissbildung, Injektionsmittel, Polyurethan, Schutzwirkung, Laboruntersuchung, cracking, grout, polyurethane, protective effect, laboratory investigation, Stahlbetonbauteil, Trennriss, Chlorideindringung, Chloridkorrosion, Bewehrungskorrosion, Sanierungsverfahren, Rissverpressung, Korrosionsschutz, Wirksamkeit, Untersuchungsmethode, Potentialmessung, Prüfprogramm, reinforced concrete unit, separation crack, penetration of chloride, chloride corrosion, reinforcement corrosion, rehabilitation method, crack injection, protection against corrosion, effectiveness, investigation method, potential measurement,
 



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Der Schutz und die Instandsetzung von Betonbauteilen haben im Bereich von Parkhäusern und Tiefgaragen aufgrund der dort herrschenden Beanspruchungen eine besondere Bedeutung. Dies gilt vorrangig für die Instandhaltung von solchen Parkdecks, die direkt befahren sind, da diese erheblichen Beanspruchungen aus Chloriden in Kombination mit wechselnd nassen und trockenen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind. Wichtigste Voraussetzung für die sachkundige Planung von Instandsetzungsmaßnahmen ist die Ist-Zustandserfassung der betroffenen Betonbauteile. Dazu gehört nicht nur die Aufnahme von augenfälligen Schadensbildern, sondern auch die eingehende Untersuchung von schadensträchtigen Betonbauteilen. Diese wird üblicherweise mittels einer Kombination aus zerstörungsfreien und zerstörungsarmen Prüfverfahren durchgeführt. Welche Verfahren und Verfahrenskombinationen sind für eine Ist-Zustandserfassung von Betonbauteilen geeignet und haben sich in der Praxis bewährt? Was ist bei ihrer Durchführung zu beachten und wie sind die Prüfergebnisse zu beurteilen? Das Heft geht diesen Fragen nach und gibt entsprechende Antworten beziehungsweise liefert Ansätze für Problemlösungen. Die Beiträge wurden von Autoren erarbeitet, die bei den vom DBV jährlich bundesweit veranstalteten Arbeitstagungen zur Betoninstandsetzung referierten.


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Untersuchungen an 43 Jahre im Nordseeklima ausgelagerten Betonbalken - Dauerhaftigkeit mit Teilsicherheitsbeiwerten und mit qualifiziert abgesicherten deskriptiven Regeln
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Untersuchungen an 43 Jahre im Nordseeklima ausgelagerten Betonbalken - Dauerhaftigkeit mit Teilsicherheitsbeiwerten und mit qualifiziert abgesicherten deskriptiven Regeln
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Der erste Beitrag stellt die Arbeiten des DAfStb-Forschungsvorhaben V 455 "Untersuchungen an 43 Jahre im Nordseeklima ausgelagerten Betonbalken" dar. Im Zentrum des Vorhabens standen Stahl- und Spannbetonprobekörper, die an der TU München in den 1960er Jahren hergestellt wurden. Die Motivation der damaligen Forschungsvorhaben war einerseits die Bedeutung der Zementart für das Korrosionsverhalten von Spannstahl und andererseits die Wirkungsweise von Inhibitoren in gerissenen Stahlbetonbauteilen zu quantifizieren. Die Ergebnisse des Vorhabens V 455 ermöglichen eine Quantifizierung des Langzeitverhaltens unterschiedlicher Zementarten und w/z-Werte im Hinblick auf die Dauerhaftigkeit. Hierbei lagen Druckfestigkeit, Elektrolytwiderstand, Halbzellenpotentiale, Chloridmigrationskoeffizient und Chloriddiffusionskoeffizient im Fokus. Im Rahmen des zweiten Beitrages wurde das vollprobabilistische Konzept für die Dauerhaftigkeitsbemessung von XD, XS und XC-exponierte Bauteilen in ein semiprobabilistisches Bemessungskonzept mit Teilsicherheitsbeiwerten überführt. Die der Dauerhaftigkeitsbemessung zugrunde liegende Modellierung ist die des fib model codes for service life design, erschienen im fib bulletin 34 (2006). Zur Ableitung von Teilsicherheitsbeiwerten wurden zahlreiche Bemessungssituationen, welche die Bandbreite üblicher XD, XS und XC-Expositionen beschreiben, untersucht und ausgewertet Aus diesen Erkenntnissen wurden rechnerisch deskriptive Regeln abgeleitet, um die Anforderungen hinsichtlich geforderter Zielzuverlässigkeit/Ziellebensdauer durch im Rahmen der Regeln vorgegebene Materialauswahl, Mindestbetondeckung, Nachbehandlungsdauer erreichen zu können.


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Zur Bestimmung der Korrosionsschutzwirkung von Korrosionsschutzmassen (Wachse bzw. Fette) in Verbindung mit Spanngliedern ohne Verbund gibt es z.Zt. keine speziellen Prüfmethoden. Um die Wirksamkeit dieser Massen für den vorgesehenen Einsatz zu verifizieren, wird bisher auf Prüfverfahren aus anderen Anwendungsbereichen zurückgegriffen. Der Einsatz im Spannstahlbereich basiert deshalb überwiegend auf vorliegenden Erfahrungswerten. Dies ist insbesondere für die Zulassung neuer Schutzmassen ein erheblicher Nachteil und behindert neue Produktentwicklungen. Ziel des Forschungsvorhabens war es, die Sperrwirkung von vier handelsüblichen Korrosionsschutzmassen gegenüber Wasser, ihre Unterwanderungsneigung sowie ihre zusätzliche Korrosionsschutzwirkung zu untersuchen. Für die Prüfungen wurden Schutzmassen mit unterschiedlichen Schichtdicken auf Spannstähle appliziert. Die Versuchsbedingungen wurden kritischen Belastungsfällen (Kondenswasserbeaufschlagung, künstliche Bodenlösung, direkter Bodenkontakt) angepasst.


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Überprüfung des Nennmaßes der Betondeckung im Falle von chloridinduzierter Korrosion mit Hilfe einer Dauerhaftigkeitsbemessung
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Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens wird eine Dauerhaftigkeitsbemessung für chloridinduzierte Korrosion durchgeführt. Unter Berücksichtigung des w/z-Wertes, der Zementart und des Klimas wird der Sicherheitsindex für eine Lebensdauer von 50 Jahren in Abhängigkeit der Betondeckung bestimmt. Die Ergebnisse werden mit den in verschiedenen Normen (DIN 1045-1, prEN 1992-1) vorgeschriebenen Betondeckungen verglichen. Außerdem wird die Betondeckung für eine Lebensdauer von 100 Jahren bestimmt und eine Empfehlung für eine entsprechende Normenformulierung gegeben.


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Holz ist unter chemisch-aggressiven Bedingungen ein korrosionsstabiler Werkstoff, unterliegt aber in seinen Randzonen bei langjähriger Einwirkung aggressiver Agenzien strukturellen und chemischen Veränderungen. Holzkorrosion ist die von der Oberfläche ausgehende Schädigung bzw. Störung des Holzes infolge chemischer und/oder chemisch-physikalischer Reaktion bei Wechselwirkung mit seiner Umgebung. In der Studie werden zunächst die bisherigen Erkenntnisse und Forschungsergebnisse ausgewertet. Es werden weiterhin die Korrosionserscheinungen bei Holz dargestellt und häufige aggressive Medien in Aggressivitätsgrade eingeordnet. Relevant aggressive Medien und ihr Korrosionseinfluss, auch der Einfluss von Holzschutzmitteln sowie die Mazeration an Dachkonstruktionen werden analysiert. Es wird von der Annahme einer korrodierten, nicht mehr tragfähigen Randschicht rund um den Querschnitt ausgegangen. Die Breite dieser geschädigten Randzone ist abhängig von der Nutzungsdauer des Bauwerks, von der vorherrschenden Luftfeuchtigkeit und von der Art und Konzentration des aggressiven Mediums. Die Entwürfe der Holzbauvorschriften DIN 1052:1999-09 und Eurocode 5 - ENV 1995-1-1 wurden in Bezug auf Textstellen zur Berücksichtigung von chemisch-aggressiven Einflüssen auf Holz ausgewertet. Es wird eine Ergänzung unter den Abschnitten Dauerhaftigkeit für notwendig gehalten. Abschließend wird ein Textvorschlag zur Aufnahme in DIN 1052 und Eurocode 5 vorgelegt. Dieser Vorschlag enthält Angaben zu Querschnittsreduzierung durch den allseitigen Abzug einer festigkeitsgeminderten Randschicht bei einer durchschnittlichen Nutzungsdauer der Bauwerke von 75 Jahren und zwar für Vollholz und Brettschichtholz.


Einsatzfähigkeit nicht rostender Betonstähle in gerissenen chloridgefährdeten Bauteilen. Abschlussbericht
W. Beul
Einsatzfähigkeit nicht rostender Betonstähle in gerissenen chloridgefährdeten Bauteilen. Abschlussbericht
1999, 56 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag
 
 
Im vorliegenden Forschungsvorhaben wurde der Frage nachgegangen, ob zugelassene Betonstähle der Sorte 1.4462 (X 2 CrNiMoN 22-5-3) und 1.4571 (X 6 CrNiMoTi 17-12-2) auch in gerissenem chloridhaltigen Beton korrosionsbeständig sind. Diese Problematik bezieht sich z.B. auf ausgedehnte tausalzbeaufschlagte Parkdecks und Stützwände entlang von Straßen, bei denen Trennrisse aus behinderter Verformung auftreten können. Es war nämlich in Laboruntersuchungen festgestellt worden, daß in chloridhaltigem Beton, der zusätzlich carbonatisiert ist, noch am ehesten Korrosionsgefahr besteht. Bekanntlich unterliegen Betonrisse einer raschen Carbonatisierung. Es wurden zahlreiche bewehrte gerissene Betonkörper hergestellt, in welche neben unlegierten Betonstählen auch die genannten nichtrostenden Stahlsorten bei Variation der Betondeckung (2,5 und 5 cm) eingelegt wurden. Zusätzlich wurde ein Teil der Betonrisse künstlich carbonatisiert. Die eingelegten Stähle wiesen Auftragsschweißungen auf, welche im Betonkörper von den Rissen (0,05 bis etwa 1 mm) gekreuzt wurden. Die Probekörper wurden analog den oben genannten typischen Anwendungsfälle bis zu 2,5 Jahren mit chloridhaltigem Wasser besprüht. Während der Versuchszeit wurden regelmäßig die Korrosionspotentiale über den Betonrissen gemessen. Bei der Probenentnahme nach 2,5 Jahren wurden an einzelnen Körpern im gerissenen und ungerissenen Bereich die Chloridgehalte bestimmt. Die Stähle wurden dem Beton entnommen und hinsichtlich Art und Umfang einer Bewehrungsstahlkorrosion ausgewertet. Insgesamt gesehen sind 44 die für den chloridhaltigen Beton zugelassenen nichtrostenden Stähle 1.4462 und 1.4571 auch dann sicher, wenn der Beton gerissen ist. Nachdem im Forschungsvorhaben bis zu 1 mm breite Trennrisse gewählt wurden und die Chloridbeaufschlagung versuchsbedingt mit bis zu 6 Proz. Chlorid bezogen auf den Zementgehalt extrem hoch war, dürften die festgestellten Ergebnisse und die genannten Folgerungen für die Praxis auf der sicheren Seite liegen.


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