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Korrosions- und Oberflächenschutz
Thema: KKS-Textilbeton – der direkt befahrbare KKS-Parkhausbelag
allgemein anerkannte Regeln der Technik, Forschung und Ausblick
(D. Koch, M. Mahjoori)Dipl.- Chem. Detlef Koch, MSc. Bauchemie Majid Mahjoori
Koch GmbH
Hagener Str. 87
D- 57223 Kreuztal
www.betonbeschichtung.net
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Innovation in der Instandhaltung + 50. Aachener Baustofftag19. - 20.November 2015 RWTH Aachen
In Kooperation mit:
Korrosions- und Oberflächenschutz
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Historischer Hintergrund der Anoden
Einsturz der Silver-Brücke Ohio (1967) durch Korrosion und Materialermüdung
Jahr Anodentyp Beschreibung1824 Eisen Opferanode HMS Samarang Royal Navy1840 Zink Opferanode Edmund Davy1902 KKS mit Fremdstrom Edison und k. Cohen1924 Aluminium Fremdstrom H. Guldager1926 Künstliche Graphitanoden Nippon Carbon Co1956 platinierte Titananoden Fremdstrom England und Holland
Mitte 1970 KKS für Beton/ MMO-Ti Fremdstrom1990 Aluminium Opferanode1998 Leitfähige Beschichtung Fremdstrom Protector2001 Cassette Fremdstrom Protector2003 Carbon-Netz Fremdstrom Maxit-Carbocath2014 Klebbare Anodensysteme Koch GmbH2015 Textilbeton - Anoden Koch GmbH2015 Multifilament - Anoden Koch GmbH
Korrodierte Stahlbewehrung in einem Parkhaus in Siegen
Korrosions- und Oberflächenschutz
¨ Das Anodensystem im KKSB muss:Ø die benötigte Schutzstromdichte dauerhaft liefern können,
Ø den kathodischen Schutzstrom zu den zu schützenden Bauteilen transportieren,
Ø die Umwandlung von elektronischem Strom zu ionischem Strom an der Betonkontaktfläche ermöglichen
Ø die Stromverteilung zur Oberfläche des eingebetteten Stahls gewährleisten
Ø zusammengefasst: Strom verlustarm transportieren und in Leiter anderer Ordnung einleiten
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Rolle und Eigenschaften des Anodensystems beim kathodischen Korrosionsschutz von Stahl in Beton (KKSB)
Korrosions- und Oberflächenschutz
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Textilbeton als Anodensystem für KKSB - Zielsetzung
• dauerhaft• monolithisch• schnell verarbeitbar / Fließbeschichtung• rissüberbrückend/ vielfache Rissverteilung• Schutz vor Korrosion• statische Verstärkung• direktbefahrbar / hohe Abrasionsfestigkeit• rutschhemmend• möglichst dünnschichtig • Anwendbarkeit bei Neubauten und
geschädigten Bauwerken• ökologischer als herkömmliche Systeme
KKS-Textilbeton -die “eierlegende Wollmilchsau“?
Korrosions- und Oberflächenschutz
Entwicklung eines neuartigen Mörtels für den Einsatz im KKSB- Textilbeton:
¨ Nach Auswahl einer geeigneten Standartmörtelmischung wurde diese zur Verbesserung der elektrischen undmechanischen Kenngrößen sowie der Frischmörteleigenschaften durch Variation folgender Komponenten undMethoden modifiziert und weiterentwickelt:
• w/z Wert
• Gesteinskörnungen• unterschiedliche Zusatzmittel wie Fließmittel, Erstarrungsbeschleuniger, Schwindreduzierer, Verzögerer,
Quellmittel• klimatische Bedingungen und Nachbehandlungsarten
• Mischenergie
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Verwirklichung des Vorhabens - Mörtelentwicklung
Korrosions- und Oberflächenschutz
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Labortests - KKS-Textilbeton
Schwindverhalten
Biegezugtest
Untersuchung der möglichen Systeme für den Einsatz als Einspeisepunkt
Polarisationsverhalten
Korrosions- und Oberflächenschutz
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Labortests - KKS-Textilbeton
Untersuchung der möglichen Systeme für die mechanische Fixierung von zwei Gewebelagen miteinander und auf dem Untergrund
Messung des Gewichts und des spezifischen Widerstands der verschiedenen Mörtelmischungen
757,77
276,37
516,37
904,10
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
-60,00%-50,00%-40,00%-30,00%-20,00%-10,00%0,00%
spez
ifisc
he W
ider
stand
(kΩ
.cm)
Wasserverlust
Vergussmörtel 1-0,13Vergussmörtel 2-0,16PCC Mörtel 1-0,14PCC Mörtel 2-0,08PCC Mörtel 3-0,12PCC Mörtel 4-0,15PCC Mörtel 5-0,17PCC I- 0,16
Korrosions- und Oberflächenschutz
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Untersuchung der verschiedenen Parameter auf die elektrischen Eigenschaften
143,67
310,80
150,60 155,80
0
50
100
150
200
250
300
350
spez
ifis
che
Wid
erst
and
(kΩ.
cm) V2:Vergussmörtel2
V2HS1:Vergussmörtel2+Hartstoff1ZM5:nitrathaltigeErstarrungsbeschleunigerZM6:QuellmittelZM7:VerzögererZM8:Fließmittel
Korrosions- und Oberflächenschutz
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Druck- und BiegezugfestigkeitDruck- und Biegezugfestigkeit
Schwindverhalten bei verschiedenen QuellmittelmengenSchwindverhalten bei verschiedenen Quellmittelmengen
Untersuchung der mechanischen Eigenschaften
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
Versc
hlei
ß-w
ider
stand
in [g
/cm²]
Verschleißwiderstand
8 8,9 9,3 10,3 8,22
5567 72
96
60,4
0
20
40
60
80
100
120
Biegezugfestigkeit-28 Tage [N/mm²]
Druckfestigkeit- 28 Tage[N/mm²]
V2:Vergussmörtel2V2HS1:Vergussmörtel2+Hartstoff1ZM5:nitrathaltigeErstarrungsbeschleunigerZM6:QuellmittelZM7:VerzögererZM8:Fließmittel
Korrosions- und Oberflächenschutz*es wurde mittels ImageJ und Axiovision ausgewertet.
Rissmessung- Rissverteilung
Rissnummer Breite (µm) Länge (cm)1 37,82 1,622 36,85 3,113 52,51 4,74 44,28 4,25 54,42 1,776 57,97 1,497 48,39 2,758 55,41 2,29 30,34 3,62
10 29,2 3,4311 32,62 3,2912 52,8 3,3213 34,5 3,2714 32,68 3,9715 32,51 3,4716 34,18 6,0217 35,87 4,9418 37,14 3,4119 52,42 2,98
Korrosions- und Oberflächenschutz
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Ausschaltpotential; Verhalten der Probekörper
Korrosions- und Oberflächenschutz
Die vollständige Benetzung der Gewebelagen sowie die mechanische und elektrische Kontaktierung mehrerer Gewebelagen miteinander und auf dem Untergrund sind essentiell für den KKS-Textilbeton.
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Verwirklichung des Vorhabens – elektrische und mechanische Fixierung
Korrosions- und Oberflächenschutz
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Verwirklichung des Vorhabens - Gewebeauswahl
Untersuchung der Stromverteilung innerhalb des Gewebes
• Abhängigkeit der Stromverteilung auf der Gewebefläche hinsichtlich der Einspeiseart und -richtung für unterschiedliche Gewebestrukturen
Simulation der Stromverteilung
Messung der Stromverteilung
Korrosions- und Oberflächenschutz
Spezifischer Widerstand des Betons 1000 kohm.cm
Kontaktwiderstand Gewebe/Mörtel 100 ohm.m²
Kontaktwiderstand Beton/Mörtel 100 ohm.m²
Kontaktwiderstand Beton/Mörtel 100 ohm.m²
Spezifischer Widerstand der Mörtel 600 kohm.cm
Spannung 2 V
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Simulation der Stromverteilung für den KKS-Textilbeton auf Beton
Korrosions- und Oberflächenschutz
¨ JA!!
¨ Die Kombination aus entwickeltem Mörtel und Gewebe kann als Anodensystem für den KKSB eingesetzt werden, weil
• Mörtel, Gewebe und Kontaktierungen ausreichend Strom liefern können
• die Summe der mechanischen Eigenschaften des Mörtels, Schwindverhalten und Verarbeitbarkeit in ausreichenden bis guten Bereichen liegen
• das Rissverhalten des Textilbetons bei sorgfältiger Nachbehandlung akzeptabel ist
• die Langzeitmessergebnisse (Labor und Baustelle) für den KKS-Textilbetons als Anodensystem bis jetzt sehr gute Werte liefern
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Ist der entwickelte Textilbeton geeignet für den Einsatz im KKSB?Ist der direkt befahrbare KKS- Parkhausbelag machbar?
Korrosions- und Oberflächenschutz
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KKS-Textilbeton als Anodensystem- zweilagiger Gewebeaufbau
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