schnelle instandsetzung von brücken mittels...
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Schnelle Instandsetzung von Brücken mittels KKS-Sheets
Dipl.-Chem. Detlef Koch M.Sc.-Chem. Majid Mahjoori
19.06.2018
• Kathodischer Korrosionsschutz - Grundlagen• Konzeption und Entwicklung des KKS-Sheet-Baukastensystems• Entwicklung von Funktionsmustern mit Kontaktierung• Optimierungen und Vorbereitung von Feldversuchen
Kathodischen Korrosionsschutz im Stahlbetonbau
- Chloridinduzierten Korrosion
- Kathodischen Korrosionsschutz
Anforderungen des Anodensystems
• benötigte Schutzstromdichte zur Verfügung stellen • kathodischen Schutzstrom zu den zu schützenden Bauteilen transportieren• Umwandlung von elektronischem Strom zu ionischem Strom (Betonkontaktfläche)• Stromverteilung zur Stahlbewehrung
Anode
Medium
Beton
Stahlbewehrung
Leitfähigkeit durch Elektronen
Leitfähigkeit durch Ionen/Elektronen
Leitfähigkeit durch Ionen
Leitfähigkeit durch Elektronen
Ziele des Vorhabens
• Leicht verleg- und montierbare Bahnen, Platten, Paneelen (Sheets) für eine örtliche Brückensanierung mittels KKS
• Besonders geringe bis gar keine Ausfallzeiten sollen gewährleistet werden
• Vermeidung von Querschnittsabtrag
• Applizierbarkeit unter dynamischen Lasten
• Einrüsten soll weitestgehend vermieden werden
• Schwer zugängliche Bereiche sollen schützbar sein
• Je nach Schutzdauer/Lage individuell wirtschaftlich einsetzbar (verschiedene Module)
• Fernwartung und Diagnose möglich
Beispiel: Platten (gilt auch für Plattenbalken)
Anbringen hauptsächlich an Unterseite und Auskragung
Untersuchung des elektrischen Widerstandes
0 2 4 6 8
0 k
1000 k
2000 k
3000 k
4000 k
5000 k
6000 k
Zeit (Tage)
603-1
603-2
603-3
221-1
221-2
221-3
0 2 4 6 8
0 k
1000 k
2000 k
3000 k
4000 k
5000 k
6000 k
Zeit (Tage)
603-1
603-2
603-3
unsere Gummi 1
unsere Gummi 2
unsere Gummi 3
0 2 4 6 8
0 k
1000 k
2000 k
3000 k
4000 k
5000 k
6000 k
Zeit (Tage)
603-1
603-2
603-3
LFG 01
LFG 02
LFG 03
Die entwickelten Kontaktmittel auf PMMA- und Silikonbasis haben nach elektrischer Modifizierung bessere elektrische Widerstände als Einbettmörtel auf Zementbasis!
0 2 4 6 8
0 k
1000 k
2000 k
3000 k
4000 k
5000 k
6000 k
Zeit (Tage)
603-1
603-2
603-3
101-1
101-2
101-3
• Hinsichtlich der Untersuchung der elektrischen Eigenschaften des Gewebes wurde die Stromverteilung innerhalb der Gewebe bei verschiedenen Gewebetypen getestet.
• Die Stromverteilung auf das Gewebe ist vor allem von der Verbindung zwischen dem Anodenanschluss und der Gewebestruktur abhängig.
120 100 80 60 40
40
60
80
100
120
cm
cm
2,500E-04
0,001625
0,003000
0,004375
0,005750
0,007125
0,008500
0,009875
0,01125
Diagonale Messung(Volt)
120 100 80 60 40
0
20
40
60
80
100
120cm
cm
2,500E-04
0,001625
0,003000
0,004375
0,005750
0,007125
0,008500
0,009875
0,01125
Horizontale Messung(Volt)
Polarisationsversuche (IBAC)
0,00001
0,0001
0,001
0,01
0,1
1
10
100
1000
10000
-600 -100 400 900 1400
Str
om
dic
hte
[m
A/m
² C
arb
on]
kompensiertes Potential vs. MnO2 [mV]
Extern_1
Extern_2
Koch
Fazit:• KKS Sheets und Carbontextilien eignen sich als Anodenmaterial für den KKS• Die Frost-Tau- sowie Temperaturwechsel-Beanspruchung hat keinen negativen
Einfluss auf das Polarisationsverhalten
• Durchleitung des Schutzstrom durch elektrischen Verbund zwischen Einspeisepunkten
und Anodenmaterial ermöglicht
• Vermeidung der ungewollten Korrosionsbildung am Übergang auf die Kupferleitung
(Kontaktkorrosion) durch Isolation
- Applikationsverfahren leitfähige elastische Platten (Anodengewebe (a), elastische Platte als Kontaktmittel (b), Deckschicht (c).
- Applikationsverfahren leitfähige Beschichtung (Anodengewebe (a), eingebettetes Anodengewebe in Kontaktmittel (b), Sanierungsoberfläche (c).
- Druckaufbau auf dem gesamten applizierten Anodensystem auf der Sanierungsoberfläche.
- Zusammenhang zwischen Druckkraft und Stromverteilung.
0 100 200 300 400 500 600 700 800
0
200
400
600
800
1000
Druck
Strom
SN I - unsere Gummi (Zeit (Sek.))
Dru
ck (
N)
0,00000
0,00005
0,00010
0,00015
0,00020
0,00025
0,00030
0,00035
Str
om
(A
)
Auf der Decke
Auf den Bodenfläche
Bild (Innensicht eines Hohlkastens): Kathodischer Korrosionsschutz bei Wasserbauwerken aus Stahlbeton (Prof. Raupach, Dipl. Ing. Bruns- 2017)
Applikationsverfahren