Die Erfindung betrifft eine Mörtel- und/oder Verputzmasse erhöhter elektrischer Leitfähigkeit für den kathodischen Korrosionsschutz von bewehrten Betonstrukturen, während der negative Pol der Gleichspannungsquelle mit der Erde und/oder mit der zu schützenden Bewehrung verbunden ist, und betrifft ein Verfahren zur Sanierung von bewehrten Betonstrukturen mittels des kathodischen Korrosionsschutzes.
Bewehrte Betonstrukturen wie Stahlbeton d.h. Beton mit Betonstahl als Bewehrung sind bekanntlich relativ dauerhaft, werden aber mit der Zeit - d.h. nach 20-30 Jahren - durch Umwelteinflüsse angegriffen. Die in der Betonmasse eingebetteten Eisen sind durch die hohe Alkalinität des Zementes anfänglich vor Korrosion geschützt und passiviert. Da Kohlensäure der Luft mit der Zeit das Kalziumhydroxid des Betons zu Kalziumkarbonat und Kalziumbikarbonat neutralisiert, verringert sich die Alkalinität der Betonmasse ständig. Auch die Schwefel- und Stickstoffoxide von saurer Luft beeinträchtigen die Alkalität der Betonmasse. Zusätzlich können Chloride durch Verwendung von Streusalz in die Betonmasse eindringen. Stahl ist in chloridhaltigem oder neutralisiertem (karbonisiertem) Beton nicht sehr beständig und wird angegriffen, d.h. korrodiert.
Die Korrosionsprodukte haben ein grösseres Volumen als der Stahl, wodurch sich Risse bilden im Beton oder der Beton an der Oberfläche abgesprengt wird.
Es ist bekannt, wenn bei Stahlbauten oder eisernen Rohrnetzen im Erdreich oder unter Wasser ein starker Korrosionsangriff zu erwarten ist, den kathodischen Korrosionsschutz anzuwenden (H. Knoblauch, U. Schneider "Bauchemie", 1. Auflage 1987, Werner-Verlag Düsseldorf, S. 242 ff.; DIN-30676).
Aufgrund der geringen elektrischen Leitfähigkeit der Mörtelmasse ist die Schutzwirkung gegen Korrosion in vielen Fällen aber ungenügend.
Zur Erhöhung der Leitfähigkeit wurde für Brückendecken vorgeschlagen, dem Beton Kohlenstofffasern, Koks oder Russ in verschiedenen Konzentrationen und Mischungen beizugeben (G.G. Clemena, Nat. Ass. Corr. Eng., 3/1988, S. 19-24). Die genannten Zusätze besitzen eine hohe elektrische Leitfähigkeit, so dass an der Grenze der neuen Brückendecke und dem ursprünglichen Beton eine Oxidation auftritt:
H2O - 2e<-> -> 2H<+ >+ 1/2 O2
wodurch der pH-Wert lokal gesenkt wird, was Haftungsprobleme verursacht. Bei Strukturen, die einen örtlich unterschiedlichen Salzgehalt aufweisen, besteht an verschiedenen Stellen im Beton eine unterschiedliche Leitfähigkeit. Es tritt dadurch eine dementsprechend örtlich verschieden starke Stromdichte, d.h. Schutzwirkung, auf.
An chloridarmen Stellen wird zur Überwindung des Spannungsabfalles im schlecht leitenden Beton eine wesentlich höhere Schutzspannung benötigt, was an Orten mit einem hohen Chloridgehalt zu einer entsprechend hohen Stromdichte führt, mit der Gefahr von Wasserstoffversprödungen an der Bewehrung aus vorgespannten, hochfesten Stählen. Bei inhomogen versalzenen Strukturen ist es somit nicht möglich, mit einer gegebenen Schutzspannung zwischen Anode und Bewehrung die gewünschte Stromdichte und damit das benötigte Schutzpotential an allen Stellen der Bewehrung zu erreichen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Mörtel- und/oder Verputzmasse für den kathodischen Korrosionsschutz anzugeben, mit einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit, die eine gleichmässige und ausreichende Schutzwirkung entlang der Bewehrungen von Betonstrukturen bewirkt, und ein besonders geeignetes Sanierungsverfahren für bestehende Betonstrukturen mit einer solchen Mörtel- und/oder Verputzmasse zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einer Mörtel- und/oder einer Verputzmasse der vorgenannten Art dadurch gelöst, dass sie elektrisch leitende, ionische Korrosions-Inhibitoren aufweist, und dass im Sanierungsverfahren von Betonstrukturen ein me tallisch leitendes Gitter in eine solche Mörtel- und/oder Verputzmasse eingebettet wird, und der positive Pol einer Gleichspannungsquelle mit dem metallisch leitenden Gitter und der negative Pol der Gleichspannungsquelle mit der Erde und/oder mit der zu schützenden Bewehrung verbunden wird.
Die Erfindung hat den erstaunlichen Vorteil, dass die Bewehrungseisen durch die Diffusion der zugefügten Korrosions-Inhibitoren allmählich eine chemische Passivierung erfahren, wodurch der Stromverbrauch beim kathodischen Korrosionsschutz sinkt und Stahlstrukturen mit einem niedrigen Spannungspotential geschützt werden können. So lassen sich auch die tiefer liegenden Bewehrungen der Betonstruktur vor Korrosion schützen.
Nach Anspruch 2 ist vorteilhafterweise eine Konzentration von 0,01 bis 20 Gew.-%, insbesondere von 0,1 bis 5 Gew.-%, an ionischen Korrosions-Inhibitoren in der Verputzmasse vorzusehen, welche ausreichend ist für die obenerwähnte Wirkung, obwohl die Dicke des aufgebrachten Verputzes höchstens etwa 5 cm beträgt.
Besonders bewährt haben sich gemäss Anspruch 3 und 4 ionische Korrosions-Inhibitoren aus wasserlöslichen Salzen, wie gut wasserlösliche Ammonium-, Kalium-, Natrium-, Magnesium- und Kalzium-Salze von salpetriger Säure, Salpetersäure, Polyphosphorsäure, Benzoesäure und Borsäure oder Kombinationen dieser Säuren.
Als ionische, Korrosions-Inhibitoren können jedoch nach Anspruch 5 auch Alkylamine, wie Methyldiäthanolamin, Triäthanolamin, Diäthylmethanolamin und Diäthanolamin, mit Vorteil eingesetzt werden.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass auch Netzmittel nach Anspruch 6, wie Natriumdodecylbenzolsulfonat oder Alkalisalze der Fettalkoholsulfonate mit 10 bis 18 C-Atomen, sowie Thioharnstoff, Dimethylthioharnstoff oder Diäthylthioharnstoff, besonders als Korrosions-Inhibitoren geeignet sind.
Die Sanierung von bestehenden bewehrten Betonstrukturen nach dem kathodischen Schutz gemäss Anspruch 7 bedarf kaum eines grösseren Aufwandes als die konventionelle Sanierung mit kunststoffhaltigen Verputzmassen. Die kathodisch geschützten Bewehrungen weisen jedoch eine wesentlich höhere Korrosionssicherheit auf, als Strukturen, bei denen lediglich die durch korrodierende Bewehrungen abgesprengten Betonteile durch das Auftragen von neuem Mörtel repariert wurden.
Da die ionischen Korrosions-Inhibitoren mit der Zeit tiefer in den Beton diffundieren, kann mit einer geringeren Stromdichte eine dauerhafte Schutzwirkung erreicht werden. Erfahrungsgemäss kann nach Anspruch 8 die zwischen dem metallisch leitenden Gitter oder Anode und der Bewehrung angelegte Gleichspannung zwischen 1 und 15 Volt liegen. Dabei soll die auf die Oberfläche der Bewehrungseisen bezogene Stromdichte längerfristig dem Wert von 100 mA/m<2> nicht übersteigen. Diese Stromdichte wird bei feuchtem und/oder chloridhaltigem Beton schon bei Schutzspannungen von 1,5 bis 3,0 Volt erreicht. Nach Anspruch 9 ist es insbesondere vorteilhaft, eine Gleichspannung zwischen 1,5 und 8,0 Volt anzulegen.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung. Dort wird die Erfindung anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellten Beispiele eingehend erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer sanierten Betonstruktur mit Eisenarmierung, und
Fig. 2 Ausschnitte einer Betonstruktur vor und nach der Sanierung.
In den Figuren werden für dieselben Elemente jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.
In Fig. 1 ist eine sanierte Betonstruktur 1 mit einer üblichen Eisenbewehrung 2 dargestellt, die aus längs und quer eingebauten Stäben aus Baustahl besteht. Auf der Oberfläche 3 der Betonstruktur 1 befindet sich ein Verputz 4 mit einem metallisch leitenden Gitter 5, einem Drahtnetz, das unter der Oberfläche des Verputzes 4 angeordnet ist. Der Verputz 4 weist ionische Korrosions-Inhibitoren 6 auf und hat eine Dicke von 5 bis 60 mm. Das metallisch leitende Gitter 5 ist an der positiven Seite einer Gleichspannungsquelle 7 angeschlossen, und deren negative Seite ist direkt, oder indirekt über das Erdpotential - gestrichelt gezeichnet -, mit der Eisenbewehrung 2 verbunden.
In Fig. 2 sind ausschnittsweise eine angegriffene Betonstruktur 1 min (oben) und eine sanierte Betonstruktur 1 (unten) dargestellt. Die angegriffene Oberfläche 8 min der Betonstruktur 1 min wird soweit mittels eines Schlaghammers oder dergleichen abgetragen, bis eine saubere, haftfeste Unterlage oder Oberfläche 8 übrigbleibt. Die angegriffene Oberfläche 8 min kann sowohl eine unverputzte Betonstruktur als auch einen angegriffenen Verputz betreffen. Darauf wird dann der Verputz 4 mit dem eingebetteten metallisch leitenden Gitter 5 aufgetragen.
Insbesondere wird einer üblichen Verputz- oder Mörtelmasse, wie beispielsweise in dem obengenannten Buch "Bauchemie" auf Seiten 202 bis 204 beschrieben, eine Konzentration von 0,01 bis 20 Gew.-%, insbesondere von 0,1 bis 5 Gew.-%, in bezug auf den Zementanteil der ausgehärteten Mörtel- und/oder Verputzmasse an ionischen Korrosions-Inhibitoren 6 zugefügt und auf die Oberfläche 3 oder 8 aufgebracht. Als metallisch leitendes Gitter 5 finden Drahtnetze aus Elektronenleitern Verwendung mit Metallen wie Titan mit einer Oberflächenbeschichtung aus Platin oder aus leitfähigen Metalloxiden. Einzelheiten dazu sind aus einem Artikel von B.S. Wyatt und D.J. Irvine, Materials Performance, Vol. 26, 1987, S. 12-21 entnehmbar. Weitere sehr geeignete Materialien für das Gitter 5 sind platinierter Niobdraht, Graphit oder mit Graphit gefüllte thermoplastische Kunststoffe, wie z.B. Polyäthylen.
Das metallisch leitende Gitter 5 kann bei wenig beschädigten Betonoberflächen 3 (Fig.1) vor dem Auftragen des Verputzes 4 unmittelbar auf der Betonoberfläche 3 angebracht werden. Bei stärker beschädigten Betonoberflächen 8 (Fig. 2) wird zunächst eine erste Schicht Verputz 4 aufgetragen und darauf das metallisch leitende Gitter 5 angebracht. Sodann wird das Gitter 5 mit dem Verputz 4 eingebettet.
Die ionischen Korrosions-Inhibitoren 6 bestehen vorzugsweise aus gut wasserlöslichen Salzen oder verschiedenen Aminen. Insbesondere sind folgende Verbindungen zu bevorzugen:
- gut wasserlösliche Ammonium-, Kalium-, Natrium-, Magnesium- und Kalzium-Salze von salpetriger Säure, Salpetersäure, Benzoesäure, Polyphosphorsäure und Borsäure oder Kombinationen davon,
- Alkylamin-Derivate des Morpholins, Methyldiäthanolamin, Triäthanolamin, Diäthylmethanolamin oder Diäthanolamin und
- Netzmittel, wie Natriumdodecylbenzolsulfonat, oder Alkalisalze der Fettalkohol-Sulfonate mit 10 bis 18 C-Atomen, sowie Thioharnstoff/ Dimethylthioharnstoff oder Diäthylthioharnstoff.
Beispiel 1
Es wird eine 40%-ige wässrige Lösung aus Natriumnitrit und/oder eine 30%-ige wässrige Lösung aus Kalziumnitrit zum Anmachwasser einer Verputzmörtelmasse zugeführt, so dass die Konzentration an Natriumnitrit und/oder Kalziumnitrit 4 bis 5 Gew.-% bezogen auf den Zementanteil des ausgehärteten Mörtels beträgt.
Beispiel 2
Es wird eine 15%-ige wässrige Lösung aus Ammoniumbenzoat und/oder eine 30%-ige wässrige Lösung aus Natriumbenzoat einer Spritzbetonmasse zugefügt, so dass die Konzentration an Ammonium- und/oder Natriumbenzoat 4 bis 7 Gew.-% bezogen auf den Zementgehalt der ausgehärteten Spritzbetonmasse beträgt.
Beispiel 3
Es wird eine 1%-ige wässrige Lösung aus Natriumtetraborat und/oder eine 20%-ige wässrige Lösung aus Kaliumtetraborat der Verputzmörtelmasse zugefügt, so dass die Konzentration an Natriumtetraborat und/oder Kaliumtetraborat 5 bis 8 Gew.-% bezogen auf den Zementanteil beträgt.
Beispiel 4
Es wird eine 40%-ige Triäthanolamin-, eine 40%-ige Methyldiäthanolamin- und/oder eine 40%-ige Diäthylmethanolamin-Lösung und Anmachwasser der Spritzbetonmasse zugefügt, so dass die Konzentration an Triäthanolamin, Methyldiäthanolamin und/oder Diäthylmethanolamin 3 bis 5 Gew.-% bezogen auf den Zementgehalt der ausgehärteten Betonmasse beträgt.
Beispiel 5
Es wird eine 20%-ige Diäthanolamin-Lösung zum Anmachwasser der Spritzbetonmasse zugeführt, so dass die Konzentration an Diäthanolamin 4 bis 6 Gew.-% in Bezug auf den Zementanteil beträgt.
Beispiel 6
Es wird eine 10%-ige Natriumdodecylbenzolsulfonat-Lösung und/oder eine 10%-ige Thioharnstoff-Lösung und Anmachwasser der Verputzmörtelmasse zugefügt, so dass die Konzentration an Natriumdodecylbenzolsulfonat und/oder Thioharnstoff 3 bis 5 Gew.-% in Bezug auf den Zementgehalt der ausgehärte ten Verputzmasse beträgt.
Die Überlegenheit der Verputz- und/oder Mörtelmasse 4 mit Korrosions-Inhibitoren 6 über eine übliche Mörtelmasse hat sich in verschiedenen Versuchen gezeigt. Als Resultat eines solchen Versuches sind nachstehend die nach zwei Monaten Betriebsdauer erreichten Schutzstromdichten und Abschaltpotentiale für drei verschiedene Proben der Betonstruktur tabellarisch aufgeführt.
<tb><TABLE> Columns=4
<tb>
<tb>Title: Probenummer
<tb>Title: Uks (Volt)
<tb>Title: Iks (mA/m<2>) <SEP>UA(Cu/CuSO4)
(mV)
<tb> <SEP>A <SEP>4,0 <SEP>40-50 <SEP>< -550
<tb> <SEP>B <SEP>7,0 <SEP>< 1,0 <SEP>ca. -250
<tb> <SEP>C <SEP>4,0 <SEP>3-8 <SEP>< -500
<tb></TABLE>
wobei:
Probe A: Beton mit 2% Chlorid bezüglich des Zementanteiles
Probe B: chloridfreier Beton
Probe C: chloridfreier Beton mit 2,5% NaNO2 bezüglich des Zementgehaltes und
Uks= die zwischen Gitter 5 und Bewehrung 2 angelegte Schutzspannung,
Iks= die gemessene Schutzstromdichte bezüglich der Bewehrungsoberfläche
UA(Cu/CuSO4) = das Ausschaltpotential der Bewehrung, 3 Sekunden nach Stromunterbruch, gegen eine Kupfer/Kupfersulfat-Elektrode gemessen.
Aus dieser Tabelle ist zu entnehmen, dass die Proben A und C die gewünschten Ausschaltpotentiale kleiner als -400 bis -500 mV (Cu/CuSO4) bei geringer Schutzspannung aufweisen. Da die Probe A labormässig eine homogene Chloridverteilung erhalten hat, treten die bekannten unterschiedlichen Stromdichten hier nicht auf. Diese Nachteile können in der Praxis jedoch nur durch den Zusatz von Korrosions-Inhibitoren 6 verhindert werden, wie oben ausführlich erwähnt. Die Probe C zeigt, dass trotz der schlechten Leitfähigkeit des chloridfreien Betons eine ausreichende Schutzstromdichte und das gewünschte, tiefe Ausschaltpotential erreicht werden. Damit ist jederzeit ein ausreichender und vollständiger Korrosionsschutz der Bewehrung 2 gewährleistet.
Die Probe B zeigt, dass eine chloridfreie Betonstruktur ohne zusätzliche Korrosions-Inhibitoren eine zu geringe Schutzstromdichte und ein zu geringes Abschaltpotential bewirkt, auch bei einer bezüglich der Proben A und B fast zweimal höheren Schutzspannung. Somit ist der erreichte Korrosionsschutz in diesem Fall ungenügend.
The invention relates to a mortar and / or plastering compound of increased electrical conductivity for the cathodic corrosion protection of reinforced concrete structures, while the negative pole of the DC voltage source is connected to the earth and / or to the reinforcement to be protected, and relates to a method for the rehabilitation of reinforced concrete structures by means of cathodic corrosion protection.
Reinforced concrete structures such as reinforced concrete i.e. Concrete with reinforcing steel as reinforcement is known to be relatively durable, but will become after 20-30 years - attacked by environmental influences. The iron embedded in the concrete mass is initially protected and passivated by the high alkalinity of the cement. As the carbon dioxide in the air neutralizes the calcium hydroxide of the concrete to calcium carbonate and calcium bicarbonate over time, the alkalinity of the concrete mass is constantly reduced. The sulfur and nitrogen oxides of acidic air also affect the alkalinity of the concrete mass. Chlorides can also penetrate the concrete mass using road salt. Steel is not very stable in chloride-containing or neutralized (carbonized) concrete and is attacked, i.e. corroded.
The corrosion products have a larger volume than the steel, which means that cracks form in the concrete or the concrete is blasted off at the surface.
It is known to apply cathodic corrosion protection to steel structures or iron pipe networks in the ground or under water, to apply cathodic corrosion protection (H. Knoblauch, U. Schneider "Bauchemie", 1st edition 1987, Werner-Verlag Düsseldorf, S. 242 ff .; DIN 30676).
Due to the low electrical conductivity of the mortar compound, the protective effect against corrosion is in many cases insufficient.
To increase the conductivity, it was proposed for bridge ceilings to add carbon fibers, coke or soot to the concrete in various concentrations and mixtures (G.G. Clemena, Nat. Ass. Corr. Eng., 3/1988, pp. 19-24). The additives mentioned have a high electrical conductivity, so that oxidation occurs at the border of the new bridge deck and the original concrete:
H2O - 2e <-> -> 2H <+> + 1/2 O2
which lowers the pH locally, causing adhesion problems. Structures that have a locally different salt content have different conductivity at different points in the concrete. This results in a correspondingly different current density, i.e. Protective effect, on.
In areas with low chloride, a much higher protective voltage is required to overcome the voltage drop in poorly conductive concrete, which leads to a correspondingly high current density in places with a high chloride content, with the risk of hydrogen embrittlement on the reinforcement from prestressed, high-strength steels. In the case of inhomogeneously salted structures, it is therefore not possible to achieve the desired current density and thus the required protection potential at all points of the reinforcement with a given protective voltage between the anode and reinforcement.
The invention is based on the object of specifying an improved mortar and / or plastering compound for cathodic corrosion protection, with an increased electrical conductivity, which brings about a uniform and sufficient protective action along the reinforcements of concrete structures, and a particularly suitable renovation method for existing concrete structures to create such a mortar and / or plastering compound.
This object is achieved with a mortar and / or a plastering compound of the aforementioned type in that it has electrically conductive, ionic corrosion inhibitors, and that in the rehabilitation process of concrete structures, a metal-conducting grid is embedded in such a mortar and / or plastering compound is, and the positive pole of a direct voltage source is connected to the metallic conductive grid and the negative pole of the direct voltage source is connected to the earth and / or to the reinforcement to be protected.
The invention has the astonishing advantage that the reinforcement bars gradually undergo chemical passivation due to the diffusion of the added corrosion inhibitors, as a result of which the current consumption in cathodic corrosion protection decreases and steel structures with a low voltage potential can be protected. In this way, the underlying reinforcements of the concrete structure can also be protected against corrosion.
According to claim 2, a concentration of 0.01 to 20 wt .-%, in particular from 0.1 to 5 wt .-%, of ionic corrosion inhibitors in the plastering compound is to be provided, which is sufficient for the above-mentioned effect, although the The thickness of the plaster applied is at most about 5 cm.
Ionic corrosion inhibitors from water-soluble salts, such as readily water-soluble ammonium, potassium, sodium, magnesium and calcium salts of nitrous acid, nitric acid, polyphosphoric acid, benzoic acid and boric acid or combinations of these acids, have proven particularly useful .
However, alkylamines, such as methyldiethanolamine, triethanolamine, diethylmethanolamine and diethanolamine, can also advantageously be used as ionic, corrosion inhibitors.
In practice, it has been shown that wetting agents according to claim 6, such as sodium dodecylbenzenesulfonate or alkali metal salts of fatty alcohol sulfonates having 10 to 18 carbon atoms, and also thiourea, dimethylthiourea or diethylthiourea are particularly suitable as corrosion inhibitors.
The renovation of existing reinforced concrete structures after the cathodic protection according to claim 7 hardly requires more effort than the conventional renovation with plastic-containing plasters. The cathodically protected reinforcements, however, have a significantly higher level of corrosion protection than structures in which only the concrete parts blasted off by corrosive reinforcements were repaired by applying new mortar.
Since the ionic corrosion inhibitors diffuse deeper into the concrete over time, a permanent protective effect can be achieved with a lower current density. Experience has shown that the DC voltage applied between the metallically conductive grid or anode and the reinforcement can be between 1 and 15 volts. In the long term, the current density related to the surface of the reinforcement bars should not exceed 100 mA / m <2>. This current density is achieved with moist and / or chloride-containing concrete with protective voltages of 1.5 to 3.0 volts. According to claim 9, it is particularly advantageous to apply a DC voltage between 1.5 and 8.0 volts.
Further advantages of the invention result from the following description. There, the invention is explained in detail using several examples shown in the drawings. It shows:
Fig. 1 shows a section of a renovated concrete structure with iron reinforcement, and
Fig. 2 sections of a concrete structure before and after the renovation.
In the figures, the same reference numerals are used for the same elements.
In Fig. 1, a refurbished concrete structure 1 is shown with a conventional iron reinforcement 2, which consists of longitudinally and transversely installed bars made of structural steel. On the surface 3 of the concrete structure 1 there is a plaster 4 with a metallically conductive grid 5, a wire mesh, which is arranged under the surface of the plaster 4. The plaster 4 has ionic corrosion inhibitors 6 and has a thickness of 5 to 60 mm. The metallically conductive grid 5 is connected to the positive side of a DC voltage source 7, and the negative side of which is connected to the iron reinforcement 2 directly or indirectly via the earth potential (shown in dashed lines).
FIG. 2 shows a section of an attacked concrete structure 1 min (top) and a renovated concrete structure 1 (bottom). The attacked surface 8 min of the concrete structure 1 min is removed by means of a hammer or the like until a clean, adherent base or surface 8 remains. The attacked surface for 8 minutes can affect both an unplastered concrete structure and a damaged plaster. Then the plaster 4 with the embedded metallically conductive grid 5 is applied.
In particular, a conventional plaster or mortar composition, as described, for example, in the above-mentioned book "Construction Chemicals" on pages 202 to 204, has a concentration of 0.01 to 20% by weight, in particular 0.1 to 5% by weight, with respect to the cement portion of the hardened mortar and / or plastering compound of ionic corrosion inhibitors 6 added and applied to the surface 3 or 8. Wire networks made of electron conductors are used as the metal-conducting grid 5 with metals such as titanium with a surface coating of platinum or of conductive metal oxides. Details can be found in an article by B.S. Wyatt and D.J. Irvine, Materials Performance, Vol. 26, 1987, pp. 12-21. Other very suitable materials for the grid 5 are platinized niobium wire, graphite or thermoplastic plastics filled with graphite, such as e.g. Polyethylene.
In the case of slightly damaged concrete surfaces 3 (FIG. 1), the metallically conductive grid 5 can be attached directly to the concrete surface 3 before the plaster 4 is applied. In the case of heavily damaged concrete surfaces 8 (FIG. 2), a first layer of plaster 4 is first applied and the metallically conductive grid 5 is applied thereon. Then the grid 5 is embedded with the plaster 4.
The ionic corrosion inhibitors 6 preferably consist of readily water-soluble salts or various amines. The following compounds are particularly preferred:
- readily water-soluble ammonium, potassium, sodium, magnesium and calcium salts of nitrous acid, nitric acid, benzoic acid, polyphosphoric acid and boric acid or combinations thereof,
- Alkylamine derivatives of morpholine, methyl diethanolamine, triethanolamine, diethylmethanolamine or diethanolamine and
- Wetting agents, such as sodium dodecylbenzenesulfonate, or alkali metal salts of the fatty alcohol sulfonates with 10 to 18 carbon atoms, and also thiourea / dimethylthiourea or diethylthiourea.
example 1
A 40% aqueous solution of sodium nitrite and / or a 30% aqueous solution of calcium nitrite is added to the mixing water of a plastering mortar, so that the concentration of sodium nitrite and / or calcium nitrite is 4 to 5% by weight based on the cement content of the hardened mortar.
Example 2
A 15% aqueous solution of ammonium benzoate and / or a 30% aqueous solution of sodium benzoate is added to a shotcrete mass, so that the concentration of ammonium and / or sodium benzoate is 4 to 7% by weight based on the cement content of the hardened shotcrete mass.
Example 3
A 1% aqueous solution of sodium tetraborate and / or a 20% aqueous solution of potassium tetraborate is added to the plaster mortar mass, so that the concentration of sodium tetraborate and / or potassium tetraborate is 5 to 8% by weight based on the cement content.
Example 4
A 40% triethanolamine, a 40% methyldiethanolamine and / or a 40% diethylmethanolamine solution and mixing water are added to the shotcrete mass, so that the concentration of triethanolamine, methyldiethanolamine and / or diethylmethanolamine is 3 to 5% by weight .-% based on the cement content of the hardened concrete mass.
Example 5
A 20% diethanolamine solution is added to the mixing water of the shotcrete mass, so that the concentration of diethanolamine is 4 to 6% by weight with respect to the cement content.
Example 6
A 10% sodium dodecylbenzenesulfonate solution and / or a 10% thiourea solution and mixing water are added to the plaster mortar mass, so that the concentration of sodium dodecylbenzenesulfonate and / or thiourea is 3 to 5% by weight, based on the cement content of the cured plastering compound.
The superiority of the plastering and / or mortar composition 4 with corrosion inhibitors 6 over a conventional mortar composition has been shown in various tests. As a result of such an experiment, the protective current densities and switch-off potentials achieved for three different samples of the concrete structure are shown in a table below.
<tb> <TABLE> Columns = 4
<tb>
<tb> Title: sample number
<tb> Title: Uks (volts)
<tb> Title: Iks (mA / m <2>) <SEP> UA (Cu / CuSO4)
(mV)
<tb> <SEP> A <SEP> 4.0 <SEP> 40-50 <SEP> & lt -550
<tb> <SEP> B <SEP> 7.0 <SEP> & lt 1.0 <SEP> approx. -250
<tb> <SEP> C <SEP> 4.0 <SEP> 3-8 <SEP> & lt -500
<tb> </TABLE>
in which:
Sample A: Concrete with 2% chloride in terms of the cement content
Sample B: chloride-free concrete
Sample C: chloride-free concrete with 2.5% NaNO2 with regard to the cement content and
Uks = the protective voltage applied between grid 5 and reinforcement 2,
Iks = the measured protective current density with respect to the reinforcement surface
UA (Cu / CuSO4) = the switch-off potential of the reinforcement, measured 3 seconds after a power cut, against a copper / copper sulfate electrode.
It can be seen from this table that samples A and C have the desired switch-off potentials less than -400 to -500 mV (Cu / CuSO4) with a low protective voltage. Since sample A has been given a homogeneous chloride distribution in the laboratory, the known different current densities do not occur here. In practice, however, these disadvantages can only be prevented by adding corrosion inhibitors 6, as mentioned in detail above. Sample C shows that despite the poor conductivity of the chloride-free concrete, a sufficient protective current density and the desired low switch-off potential are achieved. Sufficient and complete corrosion protection of the reinforcement 2 is thus guaranteed at all times.
Sample B shows that a chloride-free concrete structure without additional corrosion inhibitors results in a protective current density that is too low and a switch-off potential that is too low, even with a protective voltage that is almost twice as high as that in samples A and B. The corrosion protection achieved is therefore insufficient in this case.