Instandsetzungsmassnahmen bei Korrosion infolge

Chlorideinwir-kung

Bei der Festlegung der Instandsetzungsmassnah-men ist von den in Abschnitt 4.3 diskutierten Schä-digungsmechanismen durch Chlorideinwirkung auszugehen. Für den planenden Ingenieur ist es wichtig, durch die Bauwerksuntersuchung eine flächendeckende Aussage über das Ausmass der Chloridverseuchung auch im Tiefenprofil zu erhal-ten. Je nach Anwendungsfall erfolgt die Untersu-chung zerstörungsfrei mittels der Potential-messung [4.9, 4.19, 4.20] oder zerstörend mittels Bohrkern- oder Bohrmehlentnahmen bzw.

Sondieröffnungen und anschliessender Analy-se im Labor [4.21, 4.22].

Der kritische Chloridgehalt im Beton hängt von verschiedenen Faktoren ab (siehe Tabelle 4.2). Im weiteren ist es wichtig, die Resultate der Untersu-chung je nach verwendeter Analysemethode kor-rekt zu interpretieren (siehe Bilder 4.29 und 4.30).

Bild 4.29 Bestimmung des Chloridgehaltes im Laborversuch: Verfahren und ihre Ausbeute an Chloriden, aus [4.22]

Die Kaltwasserextraktion ist gemäss [4.21]

nicht empfohlen

Bild 4.30 Aufteilung der Chloridmenge im Beton; bis zu 95% des Gesamtchloridgehaltes ist für die Korrosion direkt oder potentiell verfüg-bar, aus [4.22 ]

In der Fachliteratur und in Regelwerken werden unterschiedliche Chloridgrenzwerte angegeben.

Auch wenn diese nur grobe Richtwerte darstellen, hat sich in der Praxis doch der Grenzwert von 0,4%

Cl+ der Zementmasse eingebürgert. Wird in ei-nem Bauteil im Bereich der Bewehrung dieser Grenzwert erreicht oder überschritten, so ist mit einem Korrosionsrisiko zu rechnen. Es muss aber erwähnt werden, dass über die Diffusionsvorgän-ge, welche die Chloride im Tiefenprofil hin und her transportieren können, noch wenig bekannt ist.

Wenn erhöhte Chloridgehalte nicht ausgeschlos-sen werden können, sind sie im Bereich der Beton-deckung der Bewehrung zunächst überschläglich zu prüfen. Werden hierbei Chloridgehalte über 0,2% der Zementmasse oder über 0,03% der Be-tonmasse festgestellt, so sind die Konzentrations-verteilungen über die Bauteildicke im Bereich der mit Chlorid beaufschlagten Bauteiloberflächen zu ermitteln. Wenn bei Stahlbetonbauteilen in der Betondeckungsschicht Chloridgehalte über 0,5%

Cl+ bezogen auf die Zementmasse und bei Spann-betonbauteilen Werte über 0,2% Cl+ ermittelt wer-den, ist zur Beurteilung der erforderlichen Mass-nahmen ein sachkundiger Ingenieur einzuschal-ten. Dies gilt auch dann, wenn an der Betonoberflä-che keine AnzeiBetonoberflä-chen von Korrosion an der Beweh-rung feststellbar sind. Bei unbekannter Betonzu-sammensetzung ist der Zementgehalt auf der si-cheren Seite liegend abzuschätzen.

Betonbau

Bild 4.31 Chloridverteilung in einer Stützmauer im Bereich der Stadtautobahn Berlin, aus [4.7]

Depassivierung auf die Einwirkung von Chlori-den zurückzuführen ist. Eine direkte Übertra-gung der Grundsatzlösung R1 entsprechend Ab-schnitt 4.4.3.2. a) (Korrosion infolge Karbonati-sierung des Betons) ist deshalb nicht zulässig.

Der Beton muss entsprechend Bild 4.32 unab-hängig von Korrosionserscheinungen an der Bewehrung überall dort bis zur Bewehrung, bzw. um einen Sicherheitszuschlag darüber hin-aus, abgetragen werden, wo der für den je-weiligen Einzelfall massgebende korrosi-onsauslösende Chloridgehalt überschritten wird. Der Sicherheitszuschlag s₃ deckt Schwan-kungen der Chlorideindringtiefe ab und sollte bei stark unterschiedlichen Chloridein-dringtiefen grösser als der in Bild 4.33 angege-bene Regelwert sein.

Folgende Instandsetzungsmassnahmen sind grundsätzlich möglich:

a)Wiederherstellung des alkalischen Milieus In Analogie zu 4.4.3.2 a) ergeben sich folgende Lösungen:

Dickbeschichtung mit alkalischem Beton oder Mörtel – Instandsetzungsprinzip R1-Cl:

Eine Repassivierung depassivierter oder korro-dierender Stahloberflächen mit Hilfe alkalischer Dickbeschichtungen ist nicht möglich, wenn die

Bild 4.32 Instandsetzungsprinzip R1-Cl, Schemati-sche Darstellung der Grundsatzlösung, aus [4.11]

Die Beschichtung mit alkalischem Beton bzw.

Mörtel (ggf. einschliesslich Oberflächenschutz-massnahme) muss sicherstellen, dass während der geplanten Restnutzungsdauer kein weiteres Chlorid in den Altbeton eindringt. Dazu muss in der Regel eine zusätzliche, gegen das Eindrin-gen von Chloriden dichte filmbildende Be-schichtung auf die Betonoberfläche aufgebracht werden. Die Zusammensetzung des Instandset-zungsbetons bzw. -mörtels muss sicherstellen, dass auch nach einer Umverteilung von Chlori-den aus dem Altbeton der korrosionsauslö-sende Chloridgehalt im instandgesetzten Be-reich nicht erBe-reicht wird. Dies gilt als erfüllt, wenn der Nachweis nach Abschnitt 4.4.6 er-bracht ist.

Örtliches Ausbessern mit alkalischem Be-ton oder Mörtel – Instandsetzungsprinzip R2 – Cl:

Grundsätzlich gelten die beim Instandsetzungs-prinzip R2 genannten Anforderungen und Be-dingungen. Die Karbonatisierungsgrenze in Bild 4.26 ist zu ersetzen durch die Grenze mit dem korrosionsauslösenden Chloridgehalt. Das Oberflächenschutzsystem muss ein weiteres Eindringen von Chloridionen verhindern.

b) Begrenzung des Wassergehaltes im Beton – Instandsetzungsprinzip W – Cl:

Chloride im Beton erhöhen die elektrolytische Leitfähigkeit des Betons. Die Wirksamkeit von Oberflächenschutzmassnahmen zur Absen-kung und Vergleichmässigung des Wasserge-haltes muss deshalb grösser sein als bei Kor-rosion durch Karbonatisierung. Da ausrei-chende und abgesicherte Erkenntnisse bislang nicht vorliegen, darf das Verfahren nur ange-wendet werden, wenn durch Probeinstandset-zungen an Referenzflächen bzw. -bauteilen vor Ausführung der Instandsetzungsmassnahme die Auswirkung der Massnahme auf den Kor-rosionsfortschritt der Bewehrung, z.B. durch Einbau geeigneter Korrosionsstrommessvor-richtungen, überprüft worden ist.

In der Regel gelten die beim Instandsetzungs-prinzip W genannten Anforderungen und Bedin-gungen. Die Karbonatisierungsgrenze in Bild 4.27 ist zu ersetzen durch die Grenze mit dem korrosionsauslösenden Chloridgehalt.

Es dürfen alle in Abschnitt 4.4.6 aufgeführten Instandsetzungsbetone bzw. -mörtel verwendet werden. Das Oberflächenschutzsystem muss den Anforderungen in Abschnitt 4.4.7 entspre-chen und ein weiteres Eindringen von Chloridio-nen verhindern.

c) Beschichten der Bewehrung – Instandset-zungsprinzip C – Cl:

Grundsätzlich gelten die beim Instandsetzungs-prinzip C genannten Anforderungen und Mass-nahmen.

Die Karbonatisierungsgrenze in Bild 4.28 ist durch die Grenze des korrosionsauslösenden Chloridgehaltes zu ersetzen.

d) Chloridextraktion (auch Chloriddekontami-nation genannt)

Seit einigen Jahren arbeiten Forscher und Fir-men daran, mittels der elektrochemischen Chlo-ridextraktion die Chloridversalzung in einem Be-tonbauwerk auf zulässige Werte zu vermindern (siehe Bilder 4.33 und 4.34).

In verschiedenen Ländern liegen auch erste praktische Erfahrungen vor. In [4.16] ist der Stand der Technik dargestellt. Wie Bild 4.24 zeigt, befindet sich dieses Verfahren an der Schwelle zur Praxistauglichkeit, wobei aller-dings noch Fragen offen sind.

Wenn solche Massnahmen ergriffen werden, muss im Einzelfall nachgewiesen werden, dass das Chlorid sicher extrahiert wird und dass Alkali-tät und Wassergehalt des Betons im Hinblick auf Korrosion langfristig nicht ungünstig verändert werden. Ausserdem muss überprüft werden, ob die Massnahmen nicht zu Sekundärschäden am Zementsteingefüge führen.

Wegen der Gefahr der Verschleppung von Chlorid in grössere Tiefen muss nach der Massnahme ein Chloridverteilungsprofil bei der Bewehrung und bis mindestens 5 cm dahinter ermittelt werden.

Betonbau

Bild 4.33 Elektrochemische Chloridextraktion, aus [4.16]

Bild 4.34 Beispiel für eine Chloridextraktion – Resul-tat der Entsalzung nach 3 Wochen, aus [4.16]

4.4.3.4 Kathodischer Korrosionsschutz –