Kathodischer Korrosionsschutz von Stahl in Beton

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Kathodischer Korrosionsschutz von Stahl in Beton • Berücksichtigung vorhandene Bauwerksaufzeichnungen • Visuelle Begutachtung des Schutzobjektes • Bestimmung des Chloridgehalts und der Karbonatisierungstiefe des Betons • Messung der Betonüberdeckung • Überprüfung der elektrischen Kontinuität der Bewehrung • Messung des Stahl/Beton-Potentials und des elektrischen Widerstandes des Betons • Erfassung notwendiger Reparaturarbeiten Mit der Berücksichtigung von Zeichnungen oder Berichten des Schutzobjektes werden die Bestandteile bzw. Qualität des Betons sowie die Lage und damit die metallenleitende Durchverbindung der Bewehrung festgestellt. Eine visuelle Begutachtung des Bauwerks ist unerlässlich, um das Ausmaß an Mängeln, Bereiche möglicher vergangener Instandsetzungsarbeiten, unzureichende Betonüberdeckung durch Abplatzungen, Risse, Kiesnester und jegliche Merkmale des Bauwerks, die sich auf die Wirksamkeit des kathodischen Korrosionsschutzes auswirken können, zu erkennen. Die Bestimmung des Chloridgehalts kann mit der Bohrmehlmethode erfolgen. Bei diesem Verfahren wird mit dem Schlagbohrhammer in der Regel in 10 mm Schichtenfolge Bohrmehl aus den kritischen Bereichen des Schutzobjekts entnommen und im Labor der Chloridgehalt festgestellt. Mit dieser Methode kann der schichtenweise Chloridgehalt und somit der abzutragende chloridverseuchte Bereich des Betons ermittelt werden. Die Karbonatisierungstiefe des Stahlbetonbauteils kann mit dem Phenolphtaleintest bestimmt werden. Bei dem Test wird eine Bruchfläche in gewünschter Tiefe hergestellt und der frisch gebrochene Beton mit der Indikatorlösung besprüht. Der nicht karbonatisierte Bereich verfärbt sich rotviolett, während der karbonatisierte Bereich farblos bleibt. Die Betonüberdeckung sowie die Stärke und Lage der Bewehrung müssen gemessen werden, um zu prüfen, ob der Anoden-/Kathodenabstand für das betrachtete Anodensystem ausreichend ist und dichte Bereiche der Bewehrung, die eine hohe Stromdichte erfordern, zu erkennen [1]. Die Ermittlung der Betonüberdeckung sollte mit einer zerstörungsfreien Methode, z. B. durch magnetische Induktion, erfolgen. Mit einem Bewehrungs-Prüfgerät werden Bewehrungsstähle bis zu 200 mm Tiefe aufgesucht und somit die Überdeckung gemessen. Mit der Methode können schnell großflächige Bereiche abgesucht und sogar der Stahldurchmesser ermittelt werden. Der kathodische Korrosionsschutz des Bewehrungsstahls setzt eine metallenleitende Durchverbindung der Bewehrung voraus [1,4]. Im Allgemeinen ist der Kontakt zwischen den einzelnen Bewehrungslagen durch Verrödelungen oder Schub-, Rand- und Bewehrungen zur Rissbreitenbeschränkung gegeben, jedoch muss die Durchverbindung durch Messung des Widerstandes oder des Gleichstrompotentialunterschieds der auseinanderliegenden Bewehrungsstähle nachgewiesen werden. Dazu wird die Bewehrung freigelegt und die Messkontaktstellen vollständig entrostet. Stabile Messwerte und ein Widerstand weniger als 1 Ω bzw. ein Potentialunterschied weniger als 1 mV deuten auf eine leitende Durchverbindung hin [1]. Seite 6
Kathodischer Korrosionsschutz von Stahl in Beton Eine weitere Untersuchung zur Aufnahme des Ist-Zustandes und zur Erkennung der Bewehrungskorrosion ist die Messung des Stahl-Beton-Potentials bzw. Ruhepotentials. Nach bisherigen Erfahrungen sind die anodischen und kathodischen Bereiche der Bewehrung baupraktisch immer so weit örtlich getrennt, dass über ihnen verschiedene elektrische Potentialdifferenzen zwischen einer Bezugselektrode auf der Betonoberfläche und der Bewehrung gemessen werden können (Abbildung 3) [2]. Dazu wird die beschädigte als auch offensichtlich unbeschädigte Oberfläche des Bauwerks in Rastern (z. B. 500 mm x 500 mm Abstand) mit einer tragbaren Referenzelektrode untersucht. Die Potentiale können mit einem hochohmigen Millivoltmeter erfasst werden, das zum einen mit der Messelektrode und zum anderen mit der Bewehrung verbunden werden muss. Ist die elektrische Kontinuität der Bewehrung gegeben, so ist die Freilegung an einigen wenigen Stellen für den Anschluss ausreichend. Bild 3: Prinzip der Ruhepotentialmessung Abbildung 4 zeigt die anodischen und kathodischen Bereiche einer Potentialmessung mit einem Raster von 50 cm x 200 cm [5]. Bild 4: 2-Dimensionale grafische Auswertung einer Stahl-Beton-Potentialmessung Hohe Potentialgradienten und kritische Potentialwerte geben Aufschluss über die Korrosionswahrscheinlichkeit zum Zeitpunkt der Messung. Jedoch muss beachtet werden, dass die Potentiale stark von Feuchtigkeit, Temperatur, Zementart und Betonüberdeckung abhängig sind. Nur im Zusammenhang mit den vorhergegangenen Messungen (Chloridanalyse, Karbonatisierungstiefe und Betonüberdeckung) lassen sich Korrosionsvorgänge pro Bauteil und Tag genau interpretieren. In Abbildung 5 ist das Prinzip der Potentiallinienausbreitung bei Lochkorrosion dargestellt [5]. Je größer die Betonüberdeckung, desto positivere Potentiale werden an der Betonoberfläche gemessen. Seite 7
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