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“.