Korrosion der Bewehrung im Bereich von Trennrissen nach kurzzeitiger Chlorideinwirkung

Transkript

1 2. Jahrestagung und 55. Forschungskolloquium des DAfStb Düsseldorf, Korrosion der Bewehrung im Bereich von Trennrissen nach kurzzeitiger Chlorideinwirkung Univ.-Prof. Dr.-Ing. Michael Raupach, Dipl.-Ing. Marc Kosalla Institut für Bauforschung der RWTH Aachen University (ibac) Übersicht Korrosion in Trennrissen DBV-Forschungsvorhaben Ziele und Vorgehensweise Prüfkörper und Prüfprogramm Untersuchungsergebnisse Schlussfolgerungen Ad-hoc-Gruppe Dauerhaftigkeit von Parkdecks 2 1

2 Bewehrungskorrosion im Bereich von Trennrissen 3 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 4 2

3 DBV Forschungsvorhaben Motivation & Ziele DBV-Merkblatt Parkhäuser und Tiefgaragen (2010): bei kurzfristigen Einwirkzeiten i. d. R. nicht mit standsicherheitsrelevanten Korrosionsschäden zu rechnen. Können bereits nach einem Winter in Trennrissen kritische Korrosionszustände auftreten? Kann die Korrosion nach einem Winter noch z. B. durch PUR-Verpressung gestoppt werden? 5 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/m 3 - Flugasche: 90 kg/m 3 - w/z-wert: (w/z) eq = 0,45 - Sieblinie: A/B 16 - Betondeckung: 40 mm - Konsistenzbereich: Klasse F2 6 3

4 Prüfkörperaufbau & Bewehrungsführung 7 Prüfmatrix Prüfkörper Oberflächenschutz NaCl-Beaufschlagung S.1-1 S.1-2 S.1-3 S.1-4 S.2-1 S.2-2 S.2-3 S.2-4 S.3-1 S.3-2 S.3-3 S.3-4 OS-System nach Rissverpressung aufgebracht kein OS-System starres OS-System in jungem Betonalter (vor der Rissöffnung) aufgebracht wöchentlich alle 2 Wochen alle 4 Wochen alle 8 Wochen wöchentlich alle 2 Wochen alle 4 Wochen alle 8 Wochen wöchentlich alle 2 Wochen alle 4 Wochen alle 8 Wochen 8 4

5 Prüfserien zeitlicher Ablauf 9 Bewehrungskorb 10 5

6 Rissbildung 3-Punkt-Biegeversuch 11 Rissöffnung zentrischer Zug (1) 12 6

7 Rissöffnung und Rissbreitensteuerung 13 Beaufschlagung 14 7

8 Rissinjektion mit Schlauchpumpe (PUR) 15 Rissinjektion vollflächige Verpressung 16 8

9 Prüfserien 17 Verlauf der Elementströme Prüfkörper S.1-1 OS-System nach Verpressen aufgebracht wöchentliche Beaufschlagung 18 9

10 Temperatureinfluss Sommer 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 20 10

11 Elementströme nach Verpressen Serie I 21 Elementströme nach Verpressen Serie II 22 11

12 Elementströme nach Verpressen Serie III 23 Vergleich der Prüfserien (sehr hohe Intensität) 24 12

13 Vergleich der Prüfserien (hohe Intensität) 25 Vergleich der Prüfserien (mittlere Intensität) 26 13

14 Vergleich der Prüfserien (geringe Intensität) 27 Probenahme für Chloridanalyse 28 14

15 Chloridgehalt auf Höhe der Bewehrung im Riss (Bohrmehlproben) Probekörper Tiefe Chloridgehalt - mm M.-%/cem S ,55 S ,50 S ,94 S ,53 S ,19 S , S ,74 S ,55 S ,44 S ,45 S ,70 S ,58 29 Korrosionszustand nach Ausbauen und Beizen 30 15

16 Digitalisierung der Oberfläche mit einem 3D-Scanner 31 Flächenanalyse anhand der 3D-Abbildung (Serie III) Probekörper Anode Korrodierte Oberfläche Minimaler Restquerschnitt Maximaler Querschnittsverlust - - mm² mm² % S ,1 < 2,3 S ,6 < 9,3 S ,8 < 14,9 S ,7 < 3,1 S ,0 < 2,5 S ,6 < 5,3 S ,3 < 9,9 S ,2 < 2,1 S * -* S ,3 < 7,9 S ,0 < 4,5 S * -* S ,4 < 3,7 S < 5 47,8 < 4,9 S n. b. n. b. S ,2 < 4,1 *Die Anodenstäbe 1 und 4 des Prüfkörpers S. 3-3 wurden nicht digital ausgewertet 32 16

17 Zusammenfassung Schädigung primär in der Beaufschlagungsphase ( Winter ) Signifikante Abnahme der Korrosionsaktivitäten durch Rissverpressung Schädigung bei den Stäben eher unkritisch (d s = 8 mm!) Eine häufigere NaCl-Beaufschlagung führt eindeutig zu höheren Korrosionsströmen Einfluss eines OS-Systems auf dem Beton erkennbar, jedoch nicht eindeutig interpretierbar Schädigung nach einem Winter noch unproblematisch! 33 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.) 34 17

18 Überwachung der Austrocknung des Betons nach Beschichtung mit einem OS 11 mit MRE (4) 35 Ad-Hoc Gruppe: Dauerhaftigkeit von Parkdecks (1) Anlass: Kritik der Münchener Runde an den Regelungen im DBV-Merkblatt Parkhäuser und Tiefgaragen 2010 Wesentliche Diskussionspunkte: - 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 Fußbereichen von Wänden und Stützen Implementierung der Ergebnisse jeweils in die relevanten Normen, Richtlinien und Merkblätter! 36 18

19 Ad-hoc-Gruppe Dauerhaftigkeit von Parkdecks (2) Entwurf 37 Ad-hoc-Gruppe Dauerhaftigkeit von Parkdecks (3) Nationaler Anhang zu DIN EN : Entwurf für Tabelle 4.1: Klasse Beschreibung der Umgebung Beispiele für die Zuordnung von Expositionsklassen (informativ) XC3 XD1 Mäßige Feuchte Mäßige Feuchte Beton in Gebäuden mit mäßiger oder hoher Luftfeuchte; vor Regen geschützter Beton im Freien; Dach- und Verkehrsflächen mit flächiger Abdichtung b 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 c Für die Sicherstellung der Dauerhaftigkeit ist ein bauwerksspezifischer Instandhaltungsplan im Sinne der DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen aufzustellen. Für die Planung und Ausführung des dauerhaften lokalen Schutzes von Rissen gilt DAfStb-Richtlinie Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen

20 Ad-hoc-Gruppe Dauerhaftigkeit von Parkdecks (4) Einarbeitung der Ergebnisse in die relevanten Regelwerke: nationaler Anhang zu DIN EN Heft 600 des DAfStb Instandhaltungsrichtlinie des DAfStb DBV-Merkblatt Parkhäuser und Tiefgaragen 39 20