Korrosion der Bewehrung im Bereich von Trennrissen nach ... · Eine häufigere NaCl-Beaufschlagung...

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Institut für Bauforschung der RWTH Aachen University (ibac)

2. Jahrestagung und 55. Forschungskolloquium des DAfStb

Düsseldorf, 26.-27.11.2014

Korrosion der Bewehrung

im Bereich von Trennrissen

nach kurzzeitiger Chlorideinwirkung

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Raupach,

Dipl.-Ing. Marc Kosalla

DAfStb_2. Jahrestagung 2014 in Düsseldorf

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Übersicht

Korrosion in Trennrissen

Schlussfolgerungen

Prüfkörper und Prüfprogramm

DBV-Forschungsvorhaben – Ziele und Vorgehensweise

Untersuchungsergebnisse

Ad-hoc-Gruppe “Dauerhaftigkeit von Parkdecks

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Bewehrungskorrosion im Bereich von Trennrissen


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Bewehrung im Trennriss eines Parkhauses nach ca. 10 a

(Chloridgehalt bez. auf Zement 2,1 M.-%, w = 0,8 mm)

Querschnittsverlust etwa 75 %, maximale Lochtiefe 3,2 mm

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DBV – Forschungsvorhaben

Motivation & Ziele

Können bereits nach einem Winter in Trennrissen

kritische Korrosionszustände auftreten?

DBV-Merkblatt “Parkhäuser und Tiefgaragen“ (2010):

“…bei kurzfristigen Einwirkzeiten i. d. R. nicht mit

standsicherheitsrelevanten Korrosionsschäden zu

rechnen.“

Kann die Korrosion nach einem Winter noch

z. B. durch PUR-Verpressung gestoppt werden?


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Gerissene Prüfkörper (Balken)

Bewehrung: - gerippte, hochduktile Stäbe (B 500 B(R))

- Durchmesser: 8 mm

Beton (XD3): - Festigkeitsklasse: C35/45

- Bindemittel: CEM II/B-S 42,5 N + FA

- Zementgehalt: 270 kg/m3

- Flugasche: 90 kg/m3

- w/z-Wert: (w/z)eq = 0,45

- Sieblinie: A/B 16

- Betondeckung: 40 mm

- Konsistenzbereich: Klasse F2

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Prüfkörperaufbau & Bewehrungsführung


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Prüfmatrix

Prüfkörper Oberflächenschutz NaCl-Beaufschlagung

1 2 3

S.1-1

OS-System nach Rissverpressung

aufgebracht

wöchentlich

S.1-2 alle 2 Wochen

S.1-3 alle 4 Wochen

S.1-4 alle 8 Wochen

S.2-1

kein OS-System

wöchentlich

S.2-2 alle 2 Wochen

S.2-3 alle 4 Wochen

S.2-4 alle 8 Wochen

S.3-1

starres OS-System in jungem Betonalter

(vor der Rissöffnung) aufgebracht

wöchentlich

S.3-2 alle 2 Wochen

S.3-3 alle 4 Wochen

S.3-4 alle 8 Wochen

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Prüfserien – zeitlicher Ablauf


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Bewehrungskorb

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Rissbildung – 3-Punkt-Biegeversuch


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Rissöffnung – zentrischer Zug (1)

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Rissöffnung und Rissbreitensteuerung


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Beaufschlagung

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Rissinjektion mit Schlauchpumpe (PUR)


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Rissinjektion – vollflächige Verpressung

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Prüfserien


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Verlauf der Elementströme – Prüfkörper S.1-1

OS-System nach Verpressen

aufgebracht –

wöchentliche Beaufschlagung

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Temperatureinfluss – Sommer 2013


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Ergebnisse: Beaufschlagungsperiode

Die maximalen Korrosionsströme treten i. d. R.

unmittelbar nach der ersten NaCl-Beaufschlagung

im Rissbereich auf

Zwischen den Beaufschlagungen fällt der Stromfluss

deutlich ab

Der Verlauf des Stromflusses korreliert mit dem

Temperaturverlauf

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Elementströme nach Verpressen– Serie I


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Elementströme nach Verpressen – Serie II

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Elementströme nach Verpressen – Serie III


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Vergleich der Prüfserien (sehr hohe Intensität)

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Vergleich der Prüfserien (hohe Intensität)


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Vergleich der Prüfserien (mittlere Intensität)

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Vergleich der Prüfserien (geringe Intensität)


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Probenahme für Chloridanalyse

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Probekörper Tiefe Chloridgehalt

- mm M.-%/cem

1 2 3

S. 1-1

30 - 45

1,55

S. 1-2 1,50

S. 1-3 0,94

S. 1-4 0,53

S. 2-1 1,19

S. 2-2 0,96

S. 2-3 0,74

S. 2-4 0,55

S. 3-1 1,44

S. 3-2 1,45

S. 3-3 0,70

S. 3-4 0,58

Chloridgehalt auf Höhe der Bewehrung im Riss

(Bohrmehlproben)


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Korrosionszustand nach Ausbauen und Beizen

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Digitalisierung der Oberfläche mit einem 3D-Scanner


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Flächenanalyse anhand der 3D-Abbildung (Serie III)

Probekörper Anode Korrodierte

Oberfläche

Minimaler

Restquerschnitt

Maximaler

Querschnittsverlust

- - mm² mm² %

1 2 3 4 5

S. 3-1 1 38 49,1 < 2,3

S. 3-1 2 25-30 45,6 < 9,3

S. 3-1 3 20 42,8 < 14,9

S. 3-1 4 5-6 48,7 < 3,1

S. 3-2 1 8 49,0 < 2,5

S. 3-2 2 15 47,6 < 5,3

S. 3-2 3 70-75 45,3 < 9,9

S. 3-2 4 8 49,2 < 2,1

S. 3-3 1 8-10 -* -*

S. 3-3 2 30-40 46,3 < 7,9

S. 3-3 3 10 48,0 < 4,5

S. 3-3 4 20-25 -* -*

S. 3-4 1 15-20 48,4 < 3,7

S. 3-4 2 < 5 47,8 < 4,9

S. 3-4 3 10 n. b. n. b.

S. 3-4 4 1 48,2 < 4,1

*Die Anodenstäbe 1 und 4 des Prüfkörpers S. 3-3 wurden nicht digital ausgewertet

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Zusammenfassung

Schädigung primär in der Beaufschlagungsphase (“Winter“)

Einfluss eines OS-Systems auf dem Beton erkennbar,

jedoch nicht eindeutig interpretierbar

Eine häufigere NaCl-Beaufschlagung führt eindeutig

zu höheren Korrosionsströmen

Signifikante Abnahme der Korrosionsaktivitäten durch

Rissverpressung

Schädigung bei den Stäben eher unkritisch (ds = 8 mm!)

Schädigung nach einem Winter noch unproblematisch!


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Schlussfolgerungen

Die in einer Winterperiode durch Chloridbeaufschlagung

verursachte Schädigung an der Bewehrung ist auch bei

starker Chloridbelastung gering !

Die nach der Rissverpressung noch vorhandenen

Korrosionsraten sind für die Gesamtschädigung

vernachlässigbar! (bei Füllgrad 100 %)

Für Rissbehandlungen nach einem Winter in Parkbauten

wird eine intensive Überwachung empfohlen

(Monitoring mit Sensoren, etc.)

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Überwachung der Austrocknung des Betons

nach Beschichtung mit einem OS 11 mit MRE (4)


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Ad-Hoc–Gruppe: “Dauerhaftigkeit von Parkdecks“ (1)

Anlass: Kritik der “Münchener Runde” an den Regelungen

im DBV-Merkblatt “Parkhäuser und Tiefgaragen” 2010

- Technische Gleichwertigkeit der Ausführungsvarianten,

insbesondere hinsichtlich der geforderten Wartung

- Umgang mit Trennrissen, die über eine Wintersaison

offen waren

- Notwendigkeit eines Gefälles zur Sicherstellung der

Dauerhaftigkeit

- Dauerhaftigkeit von OS4-Beschichtungen in den Fuß-

bereichen von Wänden und Stützen

Wesentliche Diskussionspunkte:

Implementierung der Ergebnisse jeweils in die relevanten

Normen, Richtlinien und Merkblätter!

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Ad-hoc-Gruppe “Dauerhaftigkeit von Parkdecks“ (2) – Entwurf


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Nationaler Anhang zu DIN EN 1992-1-1:

Entwurf für Tabelle 4.1:

Ad-hoc-Gruppe “Dauerhaftigkeit von Parkdecks“ (3)

Klasse Beschreibung der Umgebung Beispiele für die Zuordnung von Expositionsklassen (informativ)

XC3 Mäßige Feuchte

Beton in Gebäuden mit mäßiger oder hoher Luftfeuchte;

vor Regen geschützter Beton im Freien;

Dach- und Verkehrsflächen mit flächiger Abdichtung b

XD1 Mäßige Feuchte

Bauteile im Sprühnebelbereich von Verkehrsflächen;

Einzelgaragen;

befahrene Verkehrsflächen mit vollflächigem Oberflächenschutz b

XD3 Wechselnd nass und trocken

Teile von Brücken mit häufiger Spritzwasserbeanspruchung;

Fahrbahndecken;

befahrene Verkehrsflächen mit rissvermeidenden Bauweisen ohne

Oberflächenschutz oder ohne Abdichtung b;

befahrene Verkehrsflächen mit dauerhaftem lokalem Schutz aufretender

Risse b c

b Für die Sicherstellung der Dauerhaftigkeit ist ein bauwerksspezifischer Instandhaltungsplan im Sinne der

DAfStb-Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ aufzustellen.

c Für die Planung und Ausführung des dauerhaften lokalen Schutzes von Rissen gilt DAfStb-Richtlinie

„Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“.

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Ad-hoc-Gruppe “Dauerhaftigkeit von Parkdecks“ (4)

Einarbeitung der Ergebnisse in die relevanten Regelwerke:

• nationaler Anhang zu DIN EN 1992-1-1

• Heft 600 des DAfStb

• Instandhaltungsrichtlinie des DAfStb

• DBV-Merkblatt Parkhäuser und Tiefgaragen

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