Grundlegende Untersuchungen zu den Mechanismen des Instandsetzungsprinzips W-Cl und zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit
Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Aus den erzielten Ergebnissen des Forschungsvorhabens lassen sich grundlegende Erkenntnisse zum Instandsetzungsprinzip W-Cl gewinnen. So zeigen die unbeschichteten Probekörper in Abhängigkeit des Beschichtungssystems trotz hoher Chloridgehalte von bis zu 2 M.-%/z ein ausgeprägtes Austrocknungsverhalten des Betons. Dies gilt ebenfalls für die mittels diffusionsoffener OS 4 beschichteten Proben. In beiden Fällen reduzierten sich die Korrosionsparameter soweit, dass die Systeme als passiv bezeichnet werden können. Über die Austrocknungsperiode sanken die Korrosionsstromdichten auch in den mittels OS 8 und PU beschichteten Probekörpern im Vergleich zum Ausgangsniveau. Ein vollständiges „Einschlafen“ der Korrosionsprozesse, welches mit einem Unterschreiten der Passivstromdichte an den Stahlanoden nachgewiesen werden kann, wurde nach der einjährigen Auslagerung nicht festgestellt. Die Geschwindigkeit der Ionendiffusion in den über die Zeit austrocknenden Probekörpern wurde so weit reduziert, dass nach einer Auslagerung von rd. zwölf Monaten noch keine korrosionsinitiierenden Chloridgehalte an den Stahlanoden im zum Untersuchungsbeginn chloridfreien Betonen festgestellt werden konnten. Der Ionentransport fand aufgrund der Austrocknung bei den untersuchten Proben deutlich langsamer statt, als durch die Berechnung mit den derzeit verfügbaren Ansätzen mittels des effektiven Chloriddiffusionskoeffizient D*Eff,R zu erwarten gewesen wäre. Zusammengefasst lassen sich für das Prinzip W-Cl, welches im Rahmen des Forschungsvorhabens untersucht wurde, folgende Schlussfolgerungen ziehen: Der spezifische Elektrolytwiderstand steht in direkter Korrelation mit dem absoluten Wassergehalt des Betons. Die Änderung der Leitfähigkeit des Betons bei den untersuchten Chloridgehalten spielt eine untergeordnete Rolle. Im Rahmen der Untersuchungen konnte keine korrosionsrelevante Chloridumverteilung festgestellt werden. Die Ergebnisse zeigen, dass Ansätze für wassergesättigte Betone über das 2. Fick’sche Diffusionsgesetz den Ionentransport bei teilwassergesättigten austrocknenden Systemen deutlich überschätzen können. ⇒ Praxisrelevanz: Die sich einstellende Austrocknung durch die Oberflächenschutzbeschichtungen hat einen retardierenden Einfluss auf die Chloridumverteilung im Beton. Die daraus resultierende potentielle Verlängerung der Lebensdauer gilt es in weiteren Untersuchungen zu verifizieren. Die Elektrolytwiderstände steigen bei trockener Lagerung sowohl bei unbeschichteten als auch bei diffusionsoffen beschichten Probekörper auch bei Chloridgehalten von 2 M.-%/z deutlich an. Die Korrosionsstromdichte der unbeschichteten und der diffusionsoffen beschichten Probekörper fällt bei sehr trockener Lagerung deutlich und liegt nach zwölfmonatiger Auslagerung im Bereich der Passivstromdichte. ⇒ Praxisrelevanz: Die Ergebnisse zeigen, dass die Austrocknung bei diffusionsoffenen Beschichtungen auch bei chloridbelasteten Betonen mit Chloridgehalten von 2 M.-%/z in einem ausreichenden Maße erfolgt und sich die Korrosionsaktivitäten deutlich reduzieren. Die Autoren sehen in der Verwendung von diffusionsoffenen Beschichtungen z.B. an den aufgehenden Stahlbetonbauteilen von Tiefgaragen mit moderaten Chloridgehalten ein entsprechendes Anwendungspotential für das Instandsetzungsprinzip W-Cl. OS 8 Beschichtungen sowie PU Abdichtungen verlangsamen das Austrocknungsverhalten deutlich, jedoch kommt es auch hier über die Zeit zu einer (gegenüber den diffusionsoffenen Beschichtungen deutlich reduzierten) Austrocknung. Die Korrosionsstromdichten der mittels OS 8 und PU abgedichteten Proben reduzieren sich über die Auslagerungsdauer ebenfalls. Die Passivstromdichte wird nach der zwölf monatigen Auslagerung mit einem Faktor von rd. 120 (OS8) bzw. 170 (PU) nicht erreicht. ⇒ Praxisrelevanz: Es ist davon auszugehen, dass durch die stark verlangsamte Austrocknung weiterhin relevante Korrosionsaktivitäten über einen langen Zeitraum stattfinden. Aus diesem Grund halten die Autoren das Anwendungsprinzip W-Cl bei der Verwendung von diffusionsdichten Beschichtungen in Verbindung mit aktiver Bewehrungskorrosion z.B. auf Tiefgaragenzwischendecken für ungeeignet.
