Korrosionsschutz für Stahlbeton
Mit Hilfe des EU-finanzierten Projekts DOSECOPS (Development of sustainable electrochemical corrosion protection systems for reinforced concrete structures) wurden neue Technologien entwickelt, die Korrosion beseitigen und verhindern, während gleichzeitig die Bindungs- und Zugfestigkeit des Materials verbessert werden. Das Konsortium hat ein internationales Team von Experten aus China und Europa vereint. Auf beiden Seiten gab es angesichts der Alterung der europäischen Infrastruktur und der vielen Neubauten in China, die bereits Anzeichen von Korrosion zeigen, ein ureigenes Interesse an dem Problem. Man schlugen eine Lösung auf Grundlage einer elektrochemischen Sanierung mittels elektrochemischer Injektion von Nanopartikeln vor. Zwei wesentliche Ursachen für die Korrosion von Bewehrungsstahl in Stahlbetonkonstruktionen sind Karbonatisierung und Chloridangriff. Karbonatisierung ist die Reaktion zwischen atmosphärischem Kohlendioxid (CO2) und den alkalischen Bestandteilen von Beton. Es kann außerdem gebundenes Chlorid freigesetzt werden, das die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Porenstruktur und damit die Transporteigenschaften des Betons verändern kann. Zementbrei ist aufgrund des Gehalts an Kalziumhydroxid oder Kalk stark alkalisch (hat einen hohen pH-Wert). Die Alkalität passiviert die Stahloberfläche mit einer Oxidschicht, die sie vor Korrosion schützt. Karbonatisierung erfolgt, wenn Kohlendioxid (CO2) in Regenwasser gelöst wird und mit dem Kalk im Zement reagiert. Chloridionen aus kontaminierten Mischungen oder von Ionen in der Umgebung, etwa aus Tausalzen oder Salzwasser, verursachen stellenweise den Abbau der Schicht. Karbonatisierung und Chloridangriff senken den pH-Wert, wodurch die Passivschicht instabil wird. Elektrochemische Technologien ermöglichen die Rückalkalisierung von karbonatisiertem Beton, die Entfernung von Chlorid und die Injektion von Nanopartikeln. Bewährte kathodische Präventionssysteme, die eine Strominjektion ermöglichen, um Korrosion zu verhindern, wurden auch für neue Stahlbetonkonstruktionen entwickelt. Die Projektpartner validierten die neuen Prozesse mittels experimenteller Untersuchungen und Feldstudien mit dem Ziel, sie wirtschaftlich realisierbar zu gestalten. Karbonatisierter und chloridverunreinigter Beton wurde unter Einsatz von Verfahren auf Basis kohlenstofffaserverstärkter Polymernetze und eingebetteter Mikrokapseln behandelt. DOSECOPS erprobte außerdem neuartige leistungsabhängige kathodische Schutzsysteme für Meereskonstruktionen. Die neuen Technologien zielen darauf ab, Chloride aus dem Beton zu entfernen und die Alkalinität zu erhöhen. Sie versiegeln Poren und verhindern so das weitere Eindringen von Chloriden und/oder CO2 aus der Umwelt. Weiterhin verbessern sie die mechanischen Eigenschaften für eine dauerhafte Lösung. Karbonatisierung ist in Anbetracht der steigenden CO2-Werte in der Atmosphäre ein zunehmendes Problem. Von der DOSECOPS-Technologie werden sowohl bestehende als auch zukünftige Stahlbetonbauten und -infrastrukturen profitieren. Das Projekt soll wichtige sozioökonomische Auswirkungen haben, die Kosten für die Wartung und Überwachung verringern und gleichzeitig die Sicherheit erhöhen.
Schlüsselbegriffe
Korrosionsschutz, Stahlbeton, DOSECOPS, Karbonatisierung, Chloridangriff
