Anwendungspotenziale von verzinktem Betonstahl in klinkerreduzierten Bindemittelsystemen unter Berücksichtigung spezifischer Korrosionsphasen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Gino Georg Günther Ebell; Dr.-Ing. Christian Helm
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574798826

In Nordamerika wurden bisher zahlreiche positive Erfahrungen mit verzinkter Bewehrung in Verkehrsbauwerken gewonnen. Durch den vergleichsweisen geringen monetären Aufwand konnten deutliche Verlängerungen der Nutzungsdauern erzielt werden. In mit herkömmlicher Bewehrung ausgeführten Bauwerken stellt chloridinduzierte Makroelementkorrosion durch die korrosionsbegünstigenden Kathoden- zu Anoden- Verhältnisse den oft schädlichsten Korrosionsfall dar. Verzinkte Bewehrung kann nach lokal vollständiger Zinkschichtauflösung Lochkorrosionsinitiierung am Stahlsubstrat verhindern. Dies basiert auf einem umgekehrten Flächenverhältnis von Anode zu Kathode und einer geringeren Treibspannung zwischen diesen. Dieses Wirkprinzip hat sich bereits im kathodischen Korrosionsschutz mit galvanischen Anoden bewährt. Im Hinblick auf die aktuellen Herausforderungen der Entwicklung nachhaltiger Bauweisen stehen derzeit unter anderem sogenannte alternative Bindemittel im Fokus der Materialforschung. Gegenstand des vorliegenden Forschungsantrages sind unter anderem klinkerreduzierte Zemente mit calciniertem Ton (Metakaolin) als Substitution. Während die Verwendung von CEM I basierten hoch substituierten Zementen, aufgrund nachteiliger Eigenschaften für das Korrosionsverhalten von Bewehrungsstahl, in den Expositionsklassen XC und XD derzeit stark eingeschränkt ist, bietet verzinkter Stahl hier durchaus ein vielversprechendes Verwendungspotential. Die Einsatzgebiete von alternativen Bindemitteln durch die Verwendung von verzinktem Betonstahl zu erweitern, erscheint überaus sinnvoll und bietet Potential für neue Anwendungsbereiche. Dieses kann aufgrund fehlender grundlegender Kenntnisse sowie normativer Gegebenheiten jedoch aktuell nicht ausgenutzt werden. Die Grundlage zur Ermöglichung der Anwendung ist daher die Gewinnung eines tieferen Verständnisses und die Bestätigung der theoretischen Prognosen für diese Korrosionssysteme. Im Rahmen von Korrosionsversuchen soll das Korrosionsverhalten von verzinktem Betonstahl in den verschiedenen Bindemittelzusammensetzungen detailliert untersucht und dem von herkömmlichem Betonstahl gegenübergestellt werden. Ergänzt werden die experimentellen Untersuchungen durch numerische Simulationen, welche die Übertragung der gewonnenen Erkenntnisse auf eine Vielzahl von Flächenverhältnissen in Makroelementen ermöglichen. Die Untersuchungen münden in einem Korrosionsmodell, mit dem der Nutzen der Verzinkung als Zugewinn der Nutzungsdauer quantitativ bewertet werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen