Grundlegende Untersuchungen zu den Mechanismen des Instandsetzungsprinzips W-Cl und zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Breit; Professor Dr. Christoph Dauberschmidt
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik ; Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264141860

Die Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauteilen ist eine technisch anspruchsvolle Aufgabe und für die Gesellschaft zur Aufrechterhaltung der Mobilität und zur Sicherung des Immobilienbestandes von großer Bedeutung. Dabei spielt insbesondere die Chlorideinwirkung auf Stahlbeton eine zentrale Rolle, da die Instandsetzung dieser Schäden einen erheblichen volkwirtschaftlichen Schaden verursacht. Durch Chloride im Beton kann der Betonstahl seine Passivität verlieren, was eine Lochfraßkorrosion initiieren kann. Diese führt zu hohen Querschnittsverlusten am Stahl und kann damit zu einer Beeinträchtigung der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit führen.Instandsetzungen von chloridbelasteten Bauteilen wären weitaus kostengünstiger durchzuführen als bei den üblicherweise konventionellen Instandsetzungsmethoden, bei denen der chloridbelastete Beton meist entfernt und anschließend reprofiliert werden muss, wenn das Instandsetzungskonzept W-Cl zielsicher angewandt werden könnte. Bei diesem Instandsetzungskonzept wird die Oberfläche des Betonbauwerks (z. B. ein Parkdeck oder eine Tiefgaragen-Bodenplatte) mit einer Beschichtung versehen, welche das Eindringen weiterer Chloride und Wasser verhindert, ein Austrocknen des Bauteils aber zulässt. Durch die Austrocknung des Betons werden die Korrosionsprozesse stark verlangsamt, so dass der weitere Schädigungsprozess in einen unkritischen Bereich verschoben wird ggf. sogar vollständig zum Erliegen kommt.Für eine risikoarme Praxisanwendung sind allerdings die Randbedingungen, bei denen die Korrosionsaktivität unter ein kritisches Maß reduziert werden kann, noch nicht untersucht. Um eine sichere Anwendung in der Praxis zu ermöglichen, sind zahlreiche Grundlagenuntersuchungen durchzuführen. Hierzu zählen z. B. die Ermittlung von Sorptionsisothermen von Betonen in Abhängigkeit von der Umgebungsfeuchte und dem Chloridgehalt sowie Untersuchungen zum Austrocknungsverhalten von Betonen unter Oberflächenschutzbeschichtungen und die damit einhergehende Chloridumverteilung bei teilwassergesättigten Betonen. Darüber hinaus sind Korrosionsraten in Abhängigkeit von der Betonfeuchte zu bestimmen, um einen für die Korrosion unkritischen Feuchtegehalt in Abhängigkeit des Chloridgehaltes festlegen zu können.Die Herausforderung dieses Forschungsvorhabens besteht u. a. in der Notwendigkeit, Chloride in bekannter und gleichmäßiger Konzentration in den Beton einzubringen und der Schwierigkeit, die Chloridumverteilung bei teilgesättigten Betonen korrekt erfassen zu können. Begleitet werden diese Untersuchungen durch elektrochemische Bestimmung der Korrosionsaktivität von Betonstahl in chloridhaltigen teilwassergesättigten Betonen. Die gewonnenen Ergebnisse dienen als Eingangsparameter anschließender numerischer Simulationen, mit denen der zeitliche Verlauf der Korrosionsaktivität für praxisrelevante Instandsetzungsmaßnahmen nach dem Prinzip W-Cl ermittelt wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Brasilien
• Partnerorganisation: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais