Einfluss von Sulfiden und Sauerstoff auf die Bildung und Stabilität von Korrosionsschutzschichten auf Bewehrungsstahl in alkaliaktivierten Betonen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Gregor Gluth; Professor Dr.-Ing. Michael Raupach
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 458297195

Alkaliaktivierte Bindemittel (AAB) und aus ihnen hergestellte Betone („alkaliaktivierte Betone“) weisen Charakteristika auf, die sie zu vielversprechenden Materialien für die Bauindustrie der Zukunft machen. Ein Hemmnis für ihren Einsatz sind gegenwärtig jedoch noch Unklarheiten darüber, inwieweit bzw. wie lange alkaliaktivierte Betone den Stahl in bewehrten Betonbauteilen vor Korrosion schützen können. Erst kürzlich wurde gezeigt, dass hierbei die Redoxbedingungen in der Porenlösung der Betone einen entscheidenden Einfluss haben und dass diese in erster Linie durch die Sulfide im Hüttensandmehl des Betonbindemittels bestimmt werden. Eine hohe Sulfidkonzentration führt dabei durch Reduktion des Sauerstoffs in der Porenlösung zur Hemmung der Stahlkorrosion, selbst bei sehr hohen Chloridkonzentrationen. Unbekannt ist aber gegenwärtig, ob bzw. inwieweit dieselben Effekte bei Mischbindemitteln (z. B. Hüttensandmehl/Flugasche) auftreten und wie sich ein nachträglicher Sauerstoffzutritt auf den Schutz der Bewehrung vor Korrosion auswirkt. Im Forschungsvorhaben sollen daher der Einfluss der Bindemittelzusammensetzung auf die Zusammensetzung der Betonporenlösung bestimmt, der Einfluss der Zusammensetzung der Betonporenlösung auf die sich auf dem Stahl ausbildende Oberflächenschicht untersucht, und die mit dem Eindringen von Sauerstoff und Chloriden vor sich gehenden Veränderungen analysiert werden. Dabei wird ein breites Spektrum an elektrochemischen Untersuchungsmethoden angewandt; Bildung und Stabilität der Oberflächenschichten werden u. a. mittels Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie mit einer Auflösung im Nanometerbereich analysiert. Das Forschungsvorhaben umfasst Experimente in simulierten Porenlösungen in elektrochemischen Messzellen, in denen die Lösungszusammensetzung und die weiteren Bedingungen gezielt gesteuert werden können, als auch Betonversuche mit unterschiedlicher Belüftung, um so praxisrelevante Bedingungen abbilden zu können. Ergänzend werden Untersuchungen zu den Elektrolytwiderständen alkaliaktivierter Betone durchgeführt. Auf Grundlage der Ergebnisse sollen sowohl der Einfluss von Sulfiden auf Passivschicht und Kathodenreaktion als auch die Korrosionsgeschwindigkeit in alkaliaktivierten Betonen quantitativ beschreiben werden. Das Forschungsvorhaben soll damit einen wichtigen Beitrag zur gegenwärtig intensiv geführten Debatte um neue Bindemittel und ihren Beitrag zu einer nachhaltigeren Bauindustrie leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien
• Kooperationspartner: Dr. William Rickard