Zur Deckschichtbildung an feuerverzinkten Betonstählen in chloridhaltigen Mörteln: Ingenieurmodelle für die Planung von Gegenmaßnahmen

Deutscher Ausschuss für Stahlbeton e._V.

doi:10.5771/9783410659570

Zusammenfassung

In der vorliegenden Dissertation wurde das Korrosionssystem verzinkter Stahl in alkalischen, zementbasierten Feststoffelektrolyten untersucht. Dabei kamen drei Zementarten mit je vier Chloridgehalten zur Anwendung. Neben dem Korrosionssystem lag das Augenmerk ebenso auf einer adäquaten Beschreibung der Elektrolyteigenschaften. Hierzu wurde die Masseänderung, die Änderung des elektrischen Mörtelwiderstandes und des IR-Drop über die Zeit sowie die Porosität und die Porenwasserzusammensetzung, um nur einige Kenngrößen zu nennen, untersucht. Das Hauptaugenmerk ruht jedoch auf der Beschreibung des Korrosionssystems verzinkter Stahl in Mörtel. Dazu wurden die gebildeten Deckschichten und deren Einfluss auf den Korrosionsfortschritt in Abhängigkeit von der Zementart und des Chloridgehaltes sowie die daraus resultierenden elektrochemischen Kennwerte bestimmt. Die aus den Untersuchungen hervorgehenden Ergebnisse ermöglichen es, die Korrosionssysteme in Abhängigkeit vom Chloridgehalt oder von geometrischen Inhomogenitäten, im Phasengrenzbereich Mörtel/verzinkter Stahl zu differenzieren. Dabei konnte unabhängig von den verwendeten Zementen eine Klassifizierung der Korrosionssysteme über den Phasenwinkel erfolgen. Klassifiziert wurden durchtrittskontrollierte und diffusionskontrollierte Korrosionssysteme, Mischsysteme, Übergangssysteme und Korrosionssysteme mit Spaltgeometrie. Für diese Korrosionssysteme konnte festgestellt werden, welche Deckschichten maßgebenden Einfluss auf die Ausbildung eines durchtrittskontrollierten Korrosionssystems haben. Dazu gehören das bereits bekannte Simonkolleit und eine Deckschichtvariante, die bisher noch nicht in der Literatur als Deckschicht an verzinktem Betonstahl in Mörtel oder Beton beschrieben wurde. Für die Mischsysteme erfolgte eine Darstellung der anteiligen Bedeckung mit Simonkolleit, um den Übergang zu einem durchtrittskontrollierten Korrosionssystem zu beschreiben. Neben der Klassifizierung der Korrosionssysteme kann über die Bestimmung des Phasenwinkels bei 0,1 Hz jedem Korrosionssystem nun auch ein spezifischer B-Wert zugewiesen werden. In Kombination mit der für diese Korrosionssysteme angepassten LPR-Messungen zur Bestimmung des Polarisationswiderstandes können Korrosionsraten ohne signifikante Beeinflussung des Korrosionssystems bestimmt werden.

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Bibliographische Angaben

Auflage: 1/2025
Copyrightjahr: 2025
ISBN-Print: 978-3-410-65956-3
ISBN-Online: 978-3-410-65957-0
Verlag: DIN Media, Berlin
Reihe: DAfStb-Heft
Sprache: Deutsch
Seiten: 182
Produkttyp: Sammelband

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

1. Kurzfassung Kein Zugriff
2. Abstract Kein Zugriff
3. Verwendete Abkürzungen und Symbole Kein Zugriff
4. Inhaltsverzeichnis Kein Zugriff
1. 1.1 Problemstellung und Zielsetzung Kein Zugriff
2. 1.2 Aufbau der Arbeit Kein Zugriff
1. 2.1 Korrosion elektrochemischer Art Kein Zugriff
2. 2.2 Thermodynamische Betrachtung der Korrosion von Zink Kein Zugriff
3. 1. 2.3.1 Korrosion und Deckschichtbildung von Zink in alkalischen Medien Kein Zugriff
  2. 2.3.2 Elektrochemische Messungen Kein Zugriff
  3. 2.3.3 Elektrochemische Untersuchungen zur Deckschichtbildung an Zink in alkalischen Medien Kein Zugriff
  4. 2.3.4 Deckschichten an Zink in alkalischen Medien Kein Zugriff
  5. 2.3.5 Wechselwirkung zwischen Zinkdeckschichtbildung und Erstarrungsprozess in der Frischbetonphase Kein Zugriff
  6. 2.3.6 Einfluss der Chloridzugabe auf den Erstarrungsprozess und die Porosität Kein Zugriff
4. 2.4 Zusammenfassung der Grundlagen Kein Zugriff
1. 1. 3.1.1 Verhalten atmosphärisch gebildeter Deckschichten auf feuerverzinkten Betonstählen nach Kontakt mit Frischbeton Kein Zugriff
  2. 3.1.2 Lösungsversuche Kein Zugriff
  3. 3.1.3 Einfluss des Versuchskörperdesigns auf elektrochemische Messungen Kein Zugriff
2. 1. 3.2.1 Versuchskörperübersicht Kein Zugriff
  2. 3.2.2 Mörtelzusammensetzung Kein Zugriff
  3. 3.2.3 Probekörperdesign für elektrochemische Untersuchungen und analytische Untersuchung der Deckschicht Kein Zugriff
  4. 3.2.4 Probekörper zur Bestimmung des elektrischen Mörtelwiderstandes Kein Zugriff
  5. 3.2.5 Probekörper für die Chloridanalyse und -verteilung sowie zur Bestimmung der Porosität Kein Zugriff
3. 1. 3.3.1 Übersicht der verwendeten Messaufbauten für die elektrochemischen Messungen Kein Zugriff
  2. 3.3.2 Bestimmung des IR-Drops Kein Zugriff
  3. 3.3.3 IR-Kompensation Kein Zugriff
  4. 3.3.4 Linearer Polarisationswiderstand Kein Zugriff
  5. 3.3.5 Elektrochemische Impedanzmessung Kein Zugriff
  6. 3.3.6 Stromdichte-Potentialkurven Kein Zugriff
  7. 3.3.7 Widerstandsmessung Impedanzmessung Kein Zugriff
4. 1. 3.4.1 Ermittlung der Masseänderung der Mörtelprobekörper Kein Zugriff
  2. 3.4.2 Ermittlung des Zinkschichtaufbaus mittels Glimmentladungsspektroskopie Kein Zugriff
  3. 3.4.3 Ermittlung der Legierungszusammensetzung des zu verzinkenden Grundwerkstoffes mittels Funkenemissionsspektrometrie Kein Zugriff
  4. 3.4.4 Röntgendiffraktometrie XRD Kein Zugriff
  5. 3.4.5 Kalorimetermessung Kein Zugriff
  6. 3.4.6 Ermittlung des Chloridgehaltes Kein Zugriff
  7. 3.4.7 Bestimmung von Anionen und Kationen in wässrigen Lösungen Zementund Porenwasseranalyse Kein Zugriff
  8. 3.4.8 Laserinduzierte Plasmaspektroskopie Kein Zugriff
  9. 3.4.9 Quecksilberdruckporosimetrie Kein Zugriff
  10. 3.4.10 Metallographische und mikroskopische Untersuchungen Kein Zugriff
1. 4.1 Herstellung und Charakterisierung der Arbeitselektroden Kein Zugriff
2. 1. 4.2.1 Charakterisierung der Zementzusammensetzung Kein Zugriff
  2. 1. 4.2.2.1 Kalorimetermessungen Kein Zugriff
    2. 4.2.2.2 Röntgendiffraktometrische Untersuchungen des Zementsteins Kein Zugriff
  3. 1. 4.2.3.1 Untersuchung der Porosität mittels Quecksilberdruckporosimetrie Kein Zugriff
    2. 4.2.3.2 Bestimmung des elektrischen Mörtelwiderstands und der Masseänderung an Probekörpertyp Kein Zugriff
    3. 4.2.3.3 Chloridgehalt und Chloridbindevermögen Kein Zugriff
    4. 4.2.3.4 Chloridverteilung und karbonatisierte Randzone im Mörtel Kein Zugriff
    5. 4.2.3.5 Synthetisiertes Porenwasser Kein Zugriff
3. 1. 4.3.1 Definitionen zu den durchgeführten elektrochemischen Messungen Kein Zugriff
  2. 1. 4.3.2.1 Potentialmessung und Masseänderung Kein Zugriff
    2. 4.3.2.2 Spannungsabfall über den elektrischen Mörtelwiderstand Kein Zugriff
    3. 4.3.2.3 Polarisationswiderstand aus LPR-Messungen Kein Zugriff
    4. 4.3.2.4 Elektrochemische Impedanzspektroskopie Kein Zugriff
    5. 4.3.2.5 Ermittlung des Icorr und des B-Wertes aus Stromdichte-Potentialkurven Kein Zugriff
  3. 1. 4.3.3.1 Informationen zur Ergebnisdarstellung für Probekörpertyp M Kein Zugriff
    2. 4.3.3.2 Freies Korrosionspotential Kein Zugriff
    3. 4.3.3.3 Polarisationswiderstand Kein Zugriff
    4. 4.3.3.4 Korrosionsstromdichte und B-Wert Kein Zugriff
    5. 4.3.3.5 Phasenwinkel aus EIS-Messungen Kein Zugriff
4. 1. 4.4.1 Informationen zu den Ergebnissen der Deckschichtbestimmung Kein Zugriff
  2. 4.4.2 XRD-Untersuchungen der Deckschichten Kein Zugriff
  3. 4.4.3 REM-Untersuchungen der Deckschichten Kein Zugriff
  4. 4.4.4 Fotografie, Stereomikroskopie, Oberflächentopografie und metallographische Schliffe Kein Zugriff
1. 5.1 Einleitung in die Diskussion Kein Zugriff
2. 1. 5.2.1 Beeinflussung der Deckschicht durch den Elektrolyten Kein Zugriff
  2. 5.2.2 Beeinflussung des Elektrolyten durch Chloridzugabe Kein Zugriff
  3. 5.2.3 Elektrischer Mörtelwiderstand Kein Zugriff
  4. 5.2.4 Einfluss der Wasserstoffentwicklung an der Probenoberfläche und deren Auswirkung auf die Wasseraufnahme Kein Zugriff
  5. 5.2.5 Spannungsabfall über den Elektrolyten – IR-Drop der Mörtelserien Kein Zugriff
  6. 5.2.6 Spannungsabfall über den Elektrolyten – IR-Drop der Proben mit synthetischem Porenwasser und Mörteldiaphragmen Kein Zugriff
3. 1. 5.3.1 Zink in Kontakt mit zementgebundenen Elektrolyten unter Zugabe von Chlorid Kein Zugriff
4. 5.4 Differenzierung der Korrosionssysteme für Zink in alkalischen Medien Kein Zugriff
5. 5.5 Modellbildung für den Einfluss dauerhafter und temporärer elektrolytgesättigter Poren auf den Korrosionsfortschritt Kein Zugriff
6. 5.6 Deckschichten und deren Auswirkung auf den Polarisationswiderstand Kein Zugriff
7. 5.7 Inhomogenitäten und deren Auswirkung auf die Ermittlung von Korrosionsstromdichten Kein Zugriff
8. 5.8 Korrosionserscheinungen an feuerverzinkten Stählen in alkalischen Medien Kein Zugriff
1. 6.1 Zusammenfassung Kein Zugriff
2. 6.2 Ausblick Kein Zugriff
7 Literaturverzeichnis Kein Zugriff Seiten 158 - 163
Verzeichnis der in der Schriftenreihe des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton – DAfStb – seit 1945 erschienenen Hefte Kein Zugriff Seiten 164 - 179

Zur Deckschichtbildung an feuerverzinkten Betonstählen in chloridhaltigen Mörteln

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