CHLORIDE IM BETON: TRANSPORT UND ERFASSUNG

Die vorliegende Arbeit liefert mit zwei grundsaetzlich verschiedenen Ansaetzen einen Beitrag zur Abschaetzung der Korrosionsgefaehrdung der Stahlbetonbewehrung infolge Chlorideinwirkung. Mit Aufsaugversuchen an Moertel beziehungsweise Zementstein und mit Hilfe der Chloridsensormesstechnik werden Fakten gesammelt. Die erhaltenen Erkenntnisse werden ergaenzt mit Ueberlegungen anhand der Perkolationstheorie. Umgesetzt auf praktische Verhaeltnisse lassen sich die gewonnenen Erkenntnisse wie folgt zusammenfassen: Der Chloridtransport wird weitgehend vom kapillaren Wassertransport bestimmt. Der Eintrag der Chlorid wird durch die Bindekapazitaet des Zementes gehemmt. Daraus resultiert ein Konzentrationsgefaelle, welches vom Feuchtigkeitshaushalt (feucht - trocken) abhaengig ist. In den oberflaechennahen Bereichen des Betons bildet sich eine Transportzone aus, in der sich die klimatischen Aenderungen wie Feuchtigkeits- und Temperaturwechsel stark bemerkbar machen. Liegt die Bewehrung in dieser Zone, ist sie korrosionsgefaehrdet, da hier Sauerstoff und Feuchtigkeit vorliegen. Der kapillare Wassertransport findet im Porensystem des Zementsteins statt. Um die Transportkapazitaet beziehungsweise die Leistungsfaehigkeit der kapillaren Saugwirkung abschaetzen zu koennen, muss die Porositaet des Zementsteins bestimmt werden. Der Bezug des Hohlraumes auf das Volumen des Betons kann je nach Zementsteinanteil zu einer Fehleinschaetzung der Transportverhaeltnisse fuehren. So weist ein Beton mit einer Zementdosierung von 400 kg/m3 und einem kapillar fuellbaren Porenvolumen von 12 Prozent eine kleinere Transportzone aufals ein Beton mit einer Dosierung von 250 kg/m3 und einer Kapillarporositaet von 10 Prozent. Perkolationsbetrachtungen verbessern die Aussagen der klassischen Modelle zum Feuchtigkeitstransport signifikant. Der resultierende Exponent ist in der Regel kleiner als 0,5 und kann als Funktion der Porositaet und der Zeit identifiziert werden. Die zugrundeliegende Perkolationstheorie bietet zudem Erweiterungsmoeglichkeiten fuer das bessere Verstaendnis des elektrischen Betonwiderstands und dessen Abhaengigkeiten. Fuer die Korrosionsgefaehrdung der Bewehrung durch Chloride ist die Konzentration der freien Chloride massgebend. Da in der Regel der totale Chloridgehalt bestimmt wird, muss dieser fuer die Abschaetzung der Korrosionsgefaehrdung auf den Zementsteinanteil bezogen werden. In Anbetracht der grossen Streuung der in der Praxis vorkommenden Betone kann die Anwendung fixer Volumenverhaeltnisse Zementstein/Beton zu einer Fehleinschaetzung fuehren. Die Umrechnungsfaktoren fuer die in der Praxis vorkommenden Betone bewegen sich im Bereich zwischen 5 und 10. Die kritische Chloridkonzentration des Porenwassers fuer die Ausloesung der Korrosion wurde mit Hilfe von Moertelpruefkoerpern auf 0,6 Mol/l abgeschaetzt. Eine Umrechnung auf den Gehalt der totalen Chloride setzt die Kenntnis der Bindemechanismen (physikalisch durch Adsorption an den Porenwaenden beziehungsweise chemisch) voraus und kann mit allgemein gueltig angegeben werden. Sie kann aber fuer die nachtraegliche Einwanderung je nach Randbedingung (Porositaet, Exposition) teilweise deutlich ueber dem Wert 0,4 (Masse- Prozent/Z) liegen. Als orientierendeRichtgroesse kann dieser Wert aber durchaus angewendet werden. Massgebendist die korrekte Einschaetzung des elektrochemischen Systems (Makroelemente) und der Transportverhaeltnisse. Mit Hilfe der Sensormesstechnik ist esgelungen, in situ korrosionsausloesende Chlorid-Konzentrationen (beziehungsweise Aktivitaeten) zu messen. Fuer eine Anwendung in der Praxis ist dieEntwicklung von Monitorsystemen fuer die Instrumentalisierung und Ueberwachung von Bauwerken denkbar. Diesbezueglich muessen die Fragen der Bestaendigkeit der Sensoren allerdings noch untersucht werden. (A) Dieser Bericht beendet die unter IDS-Nummer 704097 beschriebene Forschungsarbeit.