Beton- und Stahlbetonbau 3 - CITec Concrete Improvement ...

Ulrich Schneck
Zwischen 2003 und 2007 wurden in der Donaubrücke Pfaffenstein,
die im Zuge der BAB A93 in Regensburg Donau und Donaukanal
überspannt, insgesamt 200 m 2 Hohlkastenbodenflächen in Teilabschnitten
mit zerstörungsfreiem, elektrochemischem Chloridentzug
instandgesetzt. Diese Bereiche waren durch Defekte im Entwässerungssystem
der Fahrbahntafel teils erheblich chloridbelastet (bis
4%, bezogen auf die Zementmasse), so dass die Bewehrung aktiv
korrodierte, aber noch keine kritischen Querschnittsverluste entstanden
oder Schäden am Beton eingetreten waren.
Nach Abschluss des Chloridentzugs wurden die Betonflächen,
aus denen ca. 28 kg Chlorid entfernt worden sind, mehrfach
– in einem Abstand von bis zu drei Jahren – mit Potentialmessungen
nachuntersucht. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass
die chloridinduzierte Korrosionsaktivität – auch bei vereinzelt vorhandenem
Restchloridgehalt – zuverlässig beseitigt wurde. Weder
die Autobahn noch die im Arbeitsbereich unter der Brücke
führende Bundesstraße waren von den Arbeiten betroffen. In diesem
Beitrag sollen Wirkprinzip, Randbedingungen und die seit
2001 vom Autor gesammelten Erfahrungen mit dieser Instandsetzungsmethode
besprochen werden.
Non-Destructive Electrochemical Chloride Extraction
on the Danube Bridge Pfaffenstein: Long-Term Experiences
about a Structure- and Traffic-keeping Technology
Between 2003 and 2007 in total 200 m 2 of corrosion active hollow
box girder floor slabs were rehabilitated by a non-destructive,
electrochemical chloride extraction (ECE) within the Danube
bridge Pfaffenstein that is situated in Regensburg along the highway
A93. These concrete areas were chloride contaminated by a
leaking drainage system from the carriageway above – up to 4%
by cement mass. Hence, the reinforcement was corrosion active,
but did not show considerable loss of cross-section or concrete
deterioration.
After completing the ECE, where more than 28 kg of chloride
could be removed, multiple potential surveys have been made
about a time span of up to three years. These measurements
have shown that chloride induced corrosion activity could be
eliminated safely, also with some residual chloride. Both highway
and a heavy traffic bearing main street, which crosses under the
bridge, haven’t been affected by the repair. The principle of ECE,
its side effects and the experiences collected by the author since
2001 shall be discussed here.
1 Das Verfahren
Ziel des elektrochemischen Chloridentzugs ist es, den im
Stahlbeton vorhandenen Chloridgehalt zerstörungsfrei
auf ein korrosionsunschädliches Niveau abzusenken. Binnen
weniger Wochen können korrosionsgefährdete Stahlund
sogar Spannbetonbauteile (mit nachträglichem Verbund)
instandgesetzt werden, und die Korrosionsschutzfunktion
des Betons für den Stahl wird wiederhergestellt.
Gegebenenfalls müssen im Anschluss Maßnahmen zum
Schutz vor erneuter Chlorideindringung getroffen werden.
Damit unterscheidet sich das Instandsetzungsziel von
dem des kathodischen Korrosionsschutzes, wo mit einer
permanenten Installation Korrosionsaktivität an der Bewehrung
dauerhaft unterdrückt wird – nahezu unabhängig
von den Umgebungsbedingungen.
1.1 Allgemeine Grundsätze
Fachthemen
Zerstörungsfreier elektrochemischer Chloridentzug
an der Donaubrücke Pfaffenstein: Langzeiterfahrungen
über eine bauwerksschonende und verkehrserhaltende
Technologie
Die Chloridmigration wird durch ein elektrisches Feld bewirkt,
welches durch eine zwischen der Bewehrung und
einer externen, temporär montierten Elektrode angelegte
Gleichspannung aufgebaut wird. In der Regel werden 40 V
gewählt, um einen zügigen Entsalzungsfortschritt bei sicheren
Arbeitsbedingungen zu erreichen. Wie in Bild 1 zu
sehen ist, werden die im Porenraum des Betons gelösten
Ionen durch Einfluss des elektrischen Felds bewegt – die
Anionen zur Anode und die Kationen zur Kathode. Dafür
wird ein möglichst feuchter Beton benötigt. Das elektri-
Prinzip des elektrochemischen Chloridentzuges (CE)
Betriebsspannung zwischen Anode und Kathode: ca. 30-40 V
Stromdichte bezogen auf die Betonoberfläche: ca.1-5 A/m 2
Anwendungsdauer: ca. 4-8 Wochen
Stahlbetonoberfläche (z.B. Parkdeck, Brückenpfeiler)
Externe Anode
Elektrolytspeicher und Chloridadsorber
DOI: 10.1002/best.200900661
Spannungsquelle
Bewehrung (Katode) Elektrische Verbindung zur Bewehrung
Bild 1. Prinzip des elektrochemischen Chloridentzugs aus
Stahlbeton
Fig. 1. Principle of the electrochemical chloride extraction
from reinforced concrete
© 2009 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Beton- und Stahlbetonbau 104 (2009), Heft 3
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