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KKSinderBrückeninstandsetzung
Kathodischer Korrosionsschutz
in Theorie und Praxis
Dipl.-Ing. Bernhard Wietek
© by B. Wietek (1031/01)
ThemenzurBrückeninstandsetzung
• KorrosionbeiStahlbeton• ErhaltungsklassenbeiBrücken• BeispielefürErhaltungsklassen• KathodischerKorrosionsschutz• Anwendungsbeispiele
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KorrosionbeiStahlbeton
• KorrosionisteinelektrochemischerProzeß,derzurSchädigungdesStahlbetonsführt
SieheinternaBonaleSpezialliteraturzuKorrosionundwww.a-bau.co.at
FÜR WEITERE INFOS...
• KorrosionentstehtentwederdurchKarbonaBsierungoderChlorideindringung
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Korrosionsvorgang
• DurchdenelektrochemischenVorgangbeiderKorrosionentstehenSpannungenundStrömeimStahl
• ÜberdieseSpannungenistderKorrosionsvorgangmessbar
Fe(OH)2
Fe++
2e
ANODE KATHODE
O + H O2 2
Beton
Stahl
O 2 H O2
(OH)-Rost
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KorrosionbeiKarbonaBsierung1.Teil
Beton
Stahl
Rost
Luftspalt bildet Wassersackflächenhafte Ausbreitung der Korrosionsprodukte Entstehung von
Hohlstellen um die Bewehrung durch Volumenvergrößerung der Korrosionsprodukte
Beginn der Korrosion
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KorrosionbeiKarbonaBsierung2.Teil
Riss Riss
weitere Ausbreitung der Korrosionsprodukte
Entstehung von Rissen in der Betonüberdeckung
Korrosionsprodukte treten an der Oberfläche aus
Riss Riss
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KorrosionbeiChlorideindringung1.Teil
Beton
Stahl
Cl-
Cl-
Cl-Cl-
PassivschichtEindringen von Chloriden Zerstörung der Passivschicht Beginn der Korrosion (Lochfrass)
Erste Hohlstelle und Tiefenwirkung
Beton
Stahl
Cl-
Cl-
PassivschichtLuftspaltKorrosion
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KorrosionbeiChlorideindringung2.Teil
Beton
Stahl
Cl-
Cl-
PassivschichtLuftspalt
KorrosionRiss
Erste Risse in der Betonüberdeckung
Korrosionsprodukte treten bei den Rissen aus
Beton
Stahl
Cl-
Cl-
PassivschichtLuftspalt
KorrosionRiss
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ErhaltungsklassenbeiBrücken
Erhaltungsklasse Definition Maßnahmen Kosten der Bereich der Korrosion optisch meßtechnisch meßtechnisch zur Maßnahmen
von Außen von Innen Erhaltung für die Erhaltung:
EK-0 ohne Korrosion nein Halbzelle CMS keine 0
EK-1 beginnende Korrosion nein Halbzelle CMS Anstriche 25,- E/m2
oberflächennah am Stahl Beschichtungen
EK-2 Tiefenkorrosion mit Rostflecken Halbzelle CMS Betonabtrag und 250,- E/m2
Rostaustritten an der ReprofilierungBetonoberfläche KKS und Osmose
EK-3 Tiefenkorrosion mit Rostflecken und nein CMS Tiefenabtrag und 350,- E/m2
Abplatzungen an der Abplatzungen Ersatz der StahlteileBetonoberfläche KKS und Osmose
EK-4 Korrosion umfaßt den gerissener Stahl nein CMS Abbruch des Bauteiles nicht abschätzbarGroßteil od. gesamten Ersatz durch Neubau
Stahlquerschnitt
Erkennbarkeit:
Korrosionsbereiche - Einteilung
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ErhaltungsklassenbeiBrücken
Korrosionsbereiche - Erkennung
Def i n i t i on Aussehen Stah lquerschnitt Erkennbungsmethodeoptisch meßtechnisch
E K - 0 keine Korrosion glatte Betonoberfläche vollkommen intakt nichts erkennbar Halbzellengesunder Stahlbeton CMS-Elektrode
E K - 1 erste Korrosion an der glatte Betonoberfläche minimal angegriffen jedoch nichts erkennbar HalbzellenStahloberfläche nicht querschnittsmindernd CMS-Elektrode
E K - 2 Flächenkorrosion und erste Rostaustritte und mäßige Querschnittsminderung erste Rostpunkte Halbzellenerste Tiefenkorrosion kleine Risse am Beton Rostfahnen CMS-Elektrode
E K - 3 starke Tiefenkorrosion starke Rostaustritte und starke Querschnittsminderung starke Rostfahnen CMS-ElektrodeBetonabplatzungen Abplatzungen
E K - 4 Stahlquerschnitte großflächige Betonabplatzungen vollkommenes Durchkorrodieren Abplatzungen CMS-Elektrodedurchkorrodiert Stahl sichtbar durchkorrodiert gerissener Stahl
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ErhaltungsklassenbeiBrücken
Korrosionsbereiche - Erhaltung
Def i n i t i on Vorbehandlung Betonerhaltung Stah lerha l tungmechanisch elektrochemisch
E K - 0 keine Korrosion nicht notwendig nicht notwendig nichts nichts gesunder Stahlbeton
E K - 1 erste Korrosion an der Betonoberfläche reinigen Oberfläche schützen nichts nichts Stahloberfläche Anstriche, Beschichtungen
E K - 2 Flächenkorrosion und Oberfläche mit Hochdruck Reprofilieren und reinigen schützenerste Tiefenkorrosion Wasserstrahlen Oberfläche schützen
E K - 3 starke Tiefenkorrosion lose Teile entfernen und Reprofilieren und reinigen schützenHochdruckwasserstrahlen Oberfläche schützen eventuell entsalzen
E K - 4 Stahlquerschnitte Bauwerk und Nachbarteile Bauteil gesamt erneuern Bewehrung und Spannstahl durchkorrodiert sichern neu verlegen
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ErhaltungsklassenbeiBrücken
Korrosionsbereiche - Statik
Def i n i t i on statische Beurteilung statische Kontrollen erforderl iche MaßnahmenBeton Stahl
E K - 0 keine Korrosion nicht notwendig nicht notwendig nichts nichts gesunder Stahlbeton
E K - 1 erste Korrosion an der Meldung an Statiker Besichtigung notwendig schützen und nichtsStahloberfläche erforderlich abdichten
E K - 2 Flächenkorrosion und statische Überprüfung der einige Stellen freilegen und schützen und schützenerste Tiefenkorrosion Sicherheiten erforderlich Querschnittsminderung messen abdichten
E K - 3 starke Tiefenkorrosion statische Nachrechnung des einige Stellen freilegen und abklopfen und schützengesamten Bauteiles erforderlich Querschnittsminderung messen reprofilieren teilweise ersetzen
E K - 4 Stahlquerschnitte statische Erfassung des vollkommenes Durchkorrodieren abreißen und alles entfernendurchkorrodiert zu ersetzenden Bauteiles und Randbedingungen neu herstellen neu einbauen
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BeispielefürErhaltungsklassen
Brückenuntersicht Sillbrücke I Pfeileransicht
Nösslachbrücke Gerissene Spannlitzen Innbrücke Kufstein
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BeispielefürErhaltungsklassen
Brückenuntersicht Sachsenbrücke
Hammerkopf Heinrichhofbrücke
5 Jahre alte Sanierungsstellen Sachsenbrücke
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KathodischerKorrosionsSchutz
• GrundprinzipistdieVermeidungderKorrosionamBauwerk
• DazuwirdderimBauwerkbeiderKorrosionentstandeneStromkünstlichunterbunden
• EsfindetalsoeinestrommässigeGegensteuerungstaOumdieKorrosionzuvermeiden
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PrinzipdesKKSbeiStahlbeton
Beton
Anodengitter
Bewehrung
Spritzbeton
U-Quelle
Funktion und Aufbau des KKS
Anode Beton Bewehrung
+ - Gleichspannung
I Schutz
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Nösslachbrücke-BrennerAutobahn
Abb. 2: Nößlachbrücke A13 Alpen Straßen AG
KKS - Anwendung: 4 Brückenpfeiler Kragarmuntersicht
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NösslachbrückeKorrosionsbilder
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NösslachbrückeStahlkorrosion
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Nösslachbrücke Stahlkorrosion
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NösslachbrückeStahlkorrosion
NösslachbrückeKKS-Planung
RFB Brenner
RFB Innsbruck
11,60 11,60 11,60 11,60 11,60 11,60 12,50 12,50 12,50
Feld 1Feld 2Feld 3Feld 4Feld 5Feld 6Feld 7Feld 8Feld 9
S
Wid
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SZ1
SZ2
SZ3
SZ4
SZ5
SZ6
Fuge
Inns
bruc
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HH
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HSZ13
SZ14 Säulenpaar Fuge Innsbruck
Säulenpaar Fuge Innsbruck
Richtung InnsbruckRichtung Brenner
Feld 16 Feld 15 Feld 14 Feld 13 Feld 12 Feld 11 Feld 10 Feld 9 Feld 8 Feld 7 Feld 6 Feld 5 Feld 4 Feld 3 Feld 2 Feld 1Feld 17 RFB Innsbruck RFB Brenner
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2400
30 260 50 540 50 540 50 540 50 260 30
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NösslachbrückeAnodenEinbau
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Saxenbrücke1+2amBrenner
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HeinrichshoTrückeinKärntenA2
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NösslachbrückeKKS-Steuerung
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DieVorteiledesKathodischenKorrosionsschutzes
• BesterLangzeitkorrosionsschutz• GünsBgsteErhaltungsmaßnahme• AuchbeimNeubaualsVorbeugemaßnahmeeinsetzbar
• SchutzstromwirdandenKorrosionszustandangepaßt
• TeureErhaltungsmaßnahmenbzw.NeubaudesBauwerkesenVallen
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Äußere Nößlachbrücke Sillbrücke I Sillbrücke II Mietzener Brücke Hangbrücke B14 Hangbrücke B15 Innere Nößlachbrücke Sachsenbrücke I Sachsenbrücke II Heinrichhofbrücke Lieserschluchtbrücke
1.683 m2
1.852 m2 2.083 m2 630 m2 782 m2 514 m2 1.740 m2 216 m2 217 m2 1.999 m2 2.490 m2
Gesamt: 14.206 m2
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BrückenmitKKS-ErhaltunginÖsterreich