Zeitliche Entwicklung des Elektrolytwiderstands von Beton und Bewehrungskorrosion im Rissbereich
Final Report Abstract
Im Rahmen des Teilprojekts „Zeitliche Entwicklung des Elektrolytwiderstands von Beton und Bewehrungskorrosion im Rissbereich“ wurden umfangreiche Laboruntersuchungen durchgeführt, deren Ziel es war, die maßgebenden Einflüsse auf den spezifischen Elektrolytwiderstand sowie auf die Korrosion im Rissbereich zu quantifizieren. Hierfür wurden mehr als 500 Betonprismen für Elektrolytwiderstandsmessungen unterschiedlicher Betonzusammensetzung hergestellt. Die Elektrolytwiderstandsproben wurden in Klimaten gelagert, welche typische Chlorid- bzw. Carbonatisierungsexpositionen simulierten. Für die Korrosion im Rissbereich wurden 75°Korrosionssysteme in insgesamt 25°gerissenen Stahlbetonbalken hergestellt/untersucht. Der Rissbereich der Proben wurde regelmäßig mit Chloridlösung beaufschlagt. Im Anschluss an die Beprobung wurden die Anoden- und Kathodenstähle ausgebaut und hinsichtlich Korrosionserscheinungen untersucht/bewertet. Die nachfolgenden Ergebnisse des Teilprojekts können hervorgehoben werden: Die Untersuchungen zum Einfluss unterschiedlicher Messverfahren haben ergeben, dass die Ergebnisse, die mittels LCR-Meter und Stahlplatten (Zwei-Elektroden-Messmethode) durchgeführt wurden, näher an den Ergebnissen der Vier-Elektroden-Intern-Messmethode lagen als die der klassischen Wennersonde (externe 4-Elektroden-Extern-Messmethode). Die Vier-Elektroden-Intern-Messmethode mit einbetonierten Gittern kann aus messtechnischer Sicht als physikalisch korrekt bewertet werden. Für die Untersuchung des Einflusses von Chloriden auf den spezifischen Elektrolytwiderstand des Betons sollte von der Strategie des Zumischens von Salzen im Mischwasser beim Betonieren abgesehen werden, da hierbei eine Überlagerung der Einflüsse von zugegebenem Chlorid und Erhärtungsbeschleunigung infolge der Kationen der Salze entsteht. Die Ergebnisse der Elektrolytwiderstandsmessungen belegen den aus der Literatur bekannten Wissensstand. Der hier durchgeführte Untersuchungsaufwand erlaubt eine statistische Analyse der unterschiedlichen Einflüsse für eine Modellierung des spezifischen Elektrolytwiderstands von Beton. Die gerissenen Stahlbetonprobekörper wurden über mehr als drei Jahre mit chloridhaltiger Lösung im Riss beaufschlagt, was bei fast allen Proben zu einem zügigen Depassivieren und einer ausgeprägten Korrosion im Rissbereich führte. Die Stahlbetonproben mit CEM°III-Betonen (w/z-Wert°=°0,40) zeigten den größten Korrosionswiderstand. Dies konnte zunächst durch die aufgezeichneten Makrozellkorrosionsströme festgestellt sowie später durch die Inspektion der ausgebauten Anodenstäbe bestätigt werden. Die Stahlbetonproben der CEM°I-Betone zeigten eine ausgeprägte Korrosionsschädigung, wofür der geringere spezifische Elektrolytwiderstand des Betons maßgeblich verantwortlich war. Im Vergleich zu den CEM°III-Betonen beteiligten sich hier auch die Kathoden mit der größten Distanz zur Anode signifikant am Makrozellkorrosionsstrom. Die Korrosionsnarben auf den Anoden, die in CEM°III-Betonen eingebaut waren, waren eher flächig verteilt. Bei den Anoden der CEM°I-Betone wurde eine verstärke Bildung von Narben und Löchern festgestellt. Eine ausgeprägte Lochfraßkorrosion wurde bei den Anoden der Stahlbetonproben in karbonatisierten Rissflanken (CEM°I-Betone) gefunden. Unter den gewählten Versuchsbedingungen ergaben sich infolge der zyklischen Chloridbeaufschlagungen und den Austrocknungsprozessen in den Trockenphasen mit zunehmender Betondeckung erhöhte Chloridanreicherungen an den Rissflanken in Höhe der Bewehrung und folglich auch stärkere lokale Korrosion an der Bewehrung im Rissbereich. In numerischen Simulationsrechnungen konnte diese Beobachtung nachgestellt werden. Weitere Versuche müssen klären, inwieweit es sich bei dieser Beobachtung um einen durch den gewählten Beaufschlagungszyklus bedingten Versuchsartefakt handelt und ob diese Beobachtungen auf praktische Verhältnisse übertragbar sind.
