Einfluss alternativer Bindemittelsysteme auf das Korrosionsverhalten der Stahlbewehrung - Teil 2

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Horst-Michael Ludwig; Professor Dr.-Ing. Michael Raupach
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416337623

Aufgrund der Klimadebatte wird an der Entwicklung alternativer nachhaltiger Bindemittel gearbeitet. An diese Bindemittel werden die gleichen Ansprüche hinsichtlich ihrer Dauerhaftigkeit wie an Portlandzement gestellt. Allerdings wurden bisher nur vereinzelt Untersuchungen zur Bewertung des Korrosionsschutzes für die Stahlbewehrung durchgeführt. Ziel der ersten Projektphase war es, die Passivität im jungen Alter, die Korrosionseinleitungsvorgänge, sowie Korrosionsprozesse und geschwindigkeitsbestimmende Teilschritte in Systemen mit alternativen Bindemitteln bestimmen zu können. Dies ist anhand von umfänglichen Untersuchungen an den Modellsystemen Porenlösung und Mörtel erfolgt. Weiterhin wurde die Hydratation der alternativen Bindemittel zeitabhängig und detailliert erfasst. Relevante Ergebnisse der ersten Projektphase sind:1. Hydratationsverhalten der Bindemittel (Phasen-, Gefüge und Festigkeitsausbildung, Zusammensetzung der Porenlösung), stimmen mit dem in der Literatur beschriebenen überein2. Kein Eindeutiger Zusammenhang zwischen Carbonatisierung und Porengefüge oder Ca(OH)2-Gehalte feststellbar 3. Gängige Prüfanweisung zur Ermittlung des Chloridmigrationskoeffizienten ist für alle hier untersuchten Bindemittel anwendbar4. Abhängig vom elektrochemischen Potential von eingebettetem Stahl nach 28 Tagen und den pH-Werten wird für jedes Bindemittelsystem die Passivierung des Stahls erwartet.In der beantragten zweiten Projektphase soll der Fokus auf das Up-scaling auf Betone unter praxisnahen Expositionen gelegt werden. Die wesentlichen Unterschiede zwischen den zuvor untersuchten Modellsystemen und dem Einsatz der Bindemittel in Stahlbetonbauteilen bestehen zum einen in der Verwendung grober Gesteinskörnung und zum anderen in der unterschiedlichen Rissbildung. Die gröbere Gesteinskörnung führt zu ausgeprägten Grenzflächen zwischen Gesteinskörnung und Bindemittelmatrix (interfacial transition zone; ITZ), die Einfluss auf Transportvorgänge und die Gefügeeigenschaften haben. Die Exposition z. B. in Frost oder unter mechanischer Beanspruchung führen zu Mikrorissen, die ebenfalls einen entscheidenden Einfluss auf Transportvorgänge und korrosionsrelevante Eigenschaften haben. Die Qualität der Grenzfläche zwischen Stahl und Beton (steel concrete interface; SCI) ist für die Initiierung der Korrosion, sowie die Transportvorgänge direkt an der Stahloberfläche und damit auch für die Korrosionsgeschwindigkeit entscheidend. Daraus ergeben sich die folgenden Ziele dieser Projektphase:1. Quantitative Beschreibung des Eindringens von Chlorid und Carbonatisierung an ungestörten Betonproben2. Beschreibung des Einflusses der ITZ und der SCI auf die Transportvorgänge und die Korrosion3. Beschreibung des Einflusses von Mikrorissen auf den Elektrolytwiderstand, sowie Carbonatisierung und Chlorideindringen4. Einsatzmöglichkeiten und –grenzen alternativer Bindemittel in Stahlbetonbauteilen unter kritischen Expositionen

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen