Studie zur Korrosion der Bewehrung

Northern Concrete Repair Nachmittag

Die Niederlande stehen vor einer großen Aufgabe, wenn es um die Instandhaltung von Betonbauten geht. Die meisten Instandhaltungsprobleme bei Beton werden durch Korrosion der Bewehrung verursacht. Floor Thijssen, Bauingenieurin bei Solid Services, absolviert derzeit ihr Masterstudium an der TU Eindhoven zum Thema Korrosion, insbesondere chloridbedingte Bewehrungskorrosion. Dieses Thema hat in den letzten Jahrzehnten mehrfach durch Vorfälle an Gebäuden für Schlagzeilen gesorgt. Thijssen wird auch einen Vortrag auf dem Northern Concrete Repair Afternoon halten.

Am 23. Mai 2011 stürzte ein Galeriegeschoss des Antillenflat in Leeuwarden ein. Der Galerieboden im fünften Stockwerk riss bei seinem Sturz auch die darunter liegenden Galerien mit. Die anschließende Untersuchung ergab, dass der Einsturz der Galerie auf eine Kombination von Faktoren zurückzuführen war: eine erhöhte Dauerlast, eine Unterpositionierung der Bewehrungsstäbe und chloridinduzierte Bewehrungskorrosion. Chloridinduzierte Korrosion der Bewehrung kann durch Chloride aus Tausalzen verursacht werden. Wenn sich Risse bilden, können diese relativ leicht eindringen. Nach diesem Vorfall wurde die Empfehlung CUR 248 herausgegeben, und die freitragenden Galerien vieler Wohnungen aus der Zeit vor 1975 wurden untersucht und erforderlichenfalls verstärkt. Eine andere Art von Betonkonstruktionen, die in hohem Maße den Chloriden aus Tausalzen ausgesetzt sind, sind Parkgaragen. Über den Einfluss der chloridbedingten Bewehrungskorrosion auf die strukturelle Sicherheit und Dauerhaftigkeit dieser Art von Bauwerken ist jedoch weniger bekannt. 

Salze

Thijssen interessierte sich bereits während ihres Grundstudiums für bestehende Bauten und absolvierte ihr Master-Praktikum bei Solid Services, wo sie heute arbeitet. Während ihres Masterstudiums in Structural Engineering and Design war sie überrascht, dass der Schwerpunkt stark auf dem Neubau lag. "Dabei ist das Bauen im Bestand genauso interessant und braucht eigentlich viel mehr Aufmerksamkeit. Zum Glück hat sich das in den letzten Jahren verbessert." In ihrer Abschlussarbeit untersucht Thijssen speziell die chloridinduzierte Bewehrungskorrosion in Parkhäusern. "Dabei unterscheiden wir zum einen die Korrosion durch Mischchloride, die wir unter anderem von den berüchtigten Kwaaitaal- und Manta-Böden kennen, bei denen Calciumchlorid als Erhärtungsbeschleuniger zugesetzt wurde. Zum anderen unterscheiden wir Tausalze, Meerwasser oder chloridhaltige Luft (Küstengebiete) als äußere Einflüsse, die leicht durch Risse eindringen und die Bewehrung beeinträchtigen können. Heute wissen wir viel besser, welche Folgen das Eindringen von Chloriden in Stahlbetonkonstruktionen hat, und die Anforderungen an die Betonqualität, die Betondeckung und die Kontrolle der Rissbreite sind besser darauf abgestimmt." 

Grubenbildung

Die nächste Frage ist, ob die strukturelle Sicherheit durch Korrosion beeinträchtigt wird. "Typisch für chloridinduzierte Bewehrungskorrosion ist Lochfraß. Dies führt zu lokal sehr großen Oberflächenverminderungen im Stahl. Neben einer Verringerung der Tragfähigkeit der Konstruktion führt diese lokale Lochfraßbildung zu einer Verringerung des Verformungsvermögens. Dieses verringerte Verformungsvermögen kann zu einem verminderten Warnverhalten führen, wenn das Bauwerk zusammenbricht. Das Ausmaß, in dem Lochfraß die Tragsicherheit eines Bauwerks beeinträchtigt, hängt von vielen Faktoren ab: von der Oberflächenverringerung durch den Lochfraß, von der Lage des Lochfraßes, von der Resttragfähigkeit des Bauwerks und so weiter.  

Fortsetzung

Wenn ein Bauwerk möglicherweise von chloridinduzierter Bewehrungskorrosion betroffen ist, sind mehrere Untersuchungen möglich, um festzustellen, ob die Bewehrung betroffen ist.

Thijssen: "Aufgrund des lokal begrenzten Charakters der Lochfraßkorrosion gibt eine rein zerstörende Prüfung oft kein genaues Bild vom Ausmaß des Schadens, so dass eine Spezialuntersuchung erforderlich ist. Um die Struktur zu reparieren, kann ein kathodischer Schutz angewendet werden, um den Korrosionsprozess zu stoppen. Wenn die strukturelle Kapazität des Bauwerks erheblich reduziert ist, wird das Bauwerk verstärkt. Auf herkömmliche Weise kann dies durch Hinzufügen von Bewehrung geschehen. Es ist auch möglich, die Struktur mit alternativen Materialien wie Kohlenstoff zu verstärken.

"Es stehen verschiedene Methoden zur Verfügung, um das Ausmaß der Bewehrungskorrosion zu untersuchen und geschädigte Bauwerke zu sanieren. Es ist jedoch wichtig, dass wir eine fundierte Aussage über die Tragsicherheit bestehender Bauwerke machen können und dass die Kapazität und das Versagensverhalten von durch Bewehrungskorrosion geschädigten Bauwerken stärker wissenschaftlich erforscht wird. Auf jeden Fall sollten wir der Instandhaltung die Aufmerksamkeit schenken, die sie verdient.