Effect of a surface protection system on the mechanisms of reinforcement corrosion in cracked, short-term chloride exposed concrete
Final Report Abstract
Das hiermit abgeschlossene Forschungsvorhaben behandelte die Wirksamkeitsanalyse des Instandsetzungsprinzips 8.3 nach der Technischen Richtlinie "Instandhaltung von Betonbauwerken".. Die zugrundeliegende Frage war, ob die alleinige Applikation eines Oberflächenschutzsystems zur Minimierung der chloridinduzierten Bewehrungskorrosion ausreichend ist. Es soll geklärt werden, ob der bis dahin eingetretene Schaden standsicherheitsgefährdend ist und womit dieser verifiziert werden kann. Ein neues Probekörperdesign wurde umgesetzt und konnte alle Anforderungen zur Wirksamkeitsanalyse des Instandsetzungsprinzip 8.3 gewährleisten. Zum Kreisschluss mit den vorangegangenen Arbeiten wurden sowohl Trenn- als auch Biegerissproben hergestellt. Diese Proben durchliefen dabei ein 180-tägiges Versuchsprogramm unter fortlaufendem Korrosionsmonitoring. Die ersten 90 Tage wurden die Rissbereiche der Proben einer Chloridexposition analog zu einer realen Tausalzexposition ausgesetzt. Dann wurden die Oberflächen der Proben beschichtet und das Monitoring für weitere 90 Tage fortgesetzt. Hierbei wurden die Parameter: Makrozellkorrosionsstrom, Treibspannung, Elektrolytwiderstand sowie Polarisationswiderstand im zeitlichen Verlauf erhoben und abschließend mit den Chloridkonzentrationen und Schadensbildern auf der Bewehrung verglichen. Daraus ging eindeutig hervor, dass die Korrosionsströme und Potentiale unter Chlorindexposition steigen, während die Polarisationswiderstände sinken. Der Verlauf der Elektrolytwiderstände war unauffällig. Besonders auffällig war allerdings, dass die Polarisationswiderstände und Potentiale unmittelbar nach maximaler Auslenkung rückläufig wurden, obwohl die Chlorindexposition noch nicht abgeschlossen war. Es müssen also sofort nach der Depassivierung der Bewehrung Prozesse einsetzen, die zu einer Repassivierung führen können. Eine weitere Auffälligkeit war, wie gut die anodischen Ruhepotentiale zur Unterscheidung zwischen Passivität und Korrosionsaktivität dienen. Diese Beobachtungen wecken den Forschungsbedarf, welche äußeren Einflüsse das anodische Ruhepotential im Fall von Bewehrungskorrosion in gerissenem Beton kontrollieren und wie dieser Parameter vor einer Instandsetzung gezielt angehoben werden kann. Denn die vorliegende Arbeit belegt die Vermutung, dass dieses Instandsetzungsprinzip nur bis Chloridkonzentrationen von 1,0 M.-%/z. Erfolg verspricht. Diese Grenze wird allerdings, besonders in der aufstauenden Wirkung von Biegerissen, schnell überschritten und ein Instandsetzungserfolg ist dann nicht abzusehen. Neben der Instandsetzungsanalyse konzentrierte sich das abgeschlossene Vorhaben auf die Berechnung der tatsächlich korrosionsaktiv wirksamen Oberfläche der Bewehrung. Die weiterentwickelte Transientenanalyse der intrinsischen Depolarisation infolge des Öffnens des Kurzschlusses erlaubt eine solche Möglichkeit. Daraus kann über die Bestimmung der Doppelschichtkapazität die zugrundeliegende Fläche berechnet werden. Zusammen mit dem Messen des Makrozellkorrosionsstroms ist die Abschätzung der Korrosionsstromdichte möglich. Damit könnte der standsicherheitsrelevante Querschnittsverlust zu jedem Messtermin zerstörungsfrei bestimmt werden. Die Zuverlässigkeit jeder konservativen Instandsetzung und dem zugehörigen Monitoring wäre damit signifikant verbessert. Diese Ergebnisse und Weiterentwicklungen bestehender Korrosionsforschungs- und Monitoringkonzepte wurden in verschiedenen Fachzeitschriften veröffentlicht und auf internationalen Konferenzen präsentiert.
Publications
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Chloridumverteilung in gerissenen und mit Prinzip 8.3 (W‐Cl) instand gesetzten Stahlbetonbauteilen. Beton- und Stahlbetonbau, 117(12), 968-975.
Osterminski, Kai; Zausinger, Christoph & Gehlen, Christoph
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Carbon steel electrodes within chloride induced reinforcement corrosion in cracked concrete: Approximation to deterministic system response. Materials and Corrosion, 75(3), 335-345.
Zausinger, Christoph; Müller, Nico; Gilch, Florian; Osterminski, Kai & Gehlen, Christoph
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Depolarization time constants – quantifying active rebar corrosion surface area. DRMS, Porto
Zausinger, C.
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Grenzen des Korrosionsmonitorings zum Wirksamkeitsnachweis des Instandsetzungsprinzips 8.3 (W‐Cl). Beton- und Stahlbetonbau, 119(3), 181-189.
Zausinger, Christoph; Osterminski, Kai & Gehlen, Christoph
