DD275487A1 - ANODE FOR THE KATODIC CORROSION PROTECTION OF STEEL OR TENDER CONCRETE - Google Patents

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DD275487A1 DD31967388A DD31967388A DD275487A1 DD 275487 A1 DD275487 A1 DD 275487A1 DD 31967388 A DD31967388 A DD 31967388A DD 31967388 A DD31967388 A DD 31967388A DD 275487 A1 DD275487 A1 DD 275487A1
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Manfred Weske
Klaus-Erich Nowak
Hermann Telling
Joachim Dietrich
Arne Kolbmueller
Christian Oehme
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Freiberg Brennstoffinst
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anode fuer den katodischen Korrosionsschutz von Stahl- oder Spannbeton, insbesondere fuer die nachtraegliche Installation von Schutzanlagen im Rahmen der Bauwerkssanierung. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines oekonomisch guenstig herstellbaren und verarbeitbaren Anodenwerkstoffes mit hoher elektrischer Leitfaehigkeit. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anode mit geringer Abtragsrate, die eine flaechige Applikation und damit einen gleichmaessigen Stromeintrag bei niedriger Stromdichte ermoeglicht. Erfindungsgemaess besteht der Anodenwerkstoff aus einem Gemisch von 1,0 Masse-Teilen eines duromeren Bindemittels, 1,0 bis 2,0 Masse-Teilen eines Graphit-Staubes der Koernung 0-0,5 mm und 0,5 bis 2,0 Masse-Teilen eines Metall- und/oder Metallegierungsstaubes der Koernung 0-2 mm.The invention relates to an anode for the cathodic corrosion protection of steel or prestressed concrete, in particular for the subsequent installation of protection systems in the context of structural rehabilitation. The aim of the invention is to provide an economically producible and processable anode material with high electrical conductivity. The object of the invention is to provide an anode with a low removal rate, which enables a flat application and thus a uniform current input at a low current density. According to the invention, the anode material consists of a mixture of 1.0 part by weight of a thermosetting binder, 1.0 to 2.0 parts by weight of a graphite dust of the composition 0-0.5 mm and 0.5 to 2.0% by weight. Parting of metal and / or metal alloy dust 0-2 mm.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Anode für den katodischen Korrosionsschutz von Stahl- oder Spannbeton, insbesondere für die nachträgliche Installation von Schutzanlagen im Rahmen der Bauwerkssanierung.The invention relates to an anode for the cathodic corrosion protection of steel or prestressed concrete, in particular for the subsequent installation of protection systems in the context of structural rehabilitation.

Darlegung des bekannten Standes der TechnikExplanation of the known prior art

Es ist bekannt, für den aktiven Korrosionsschutz von in Zement-Beton befindlichem Stahl, der Korrosionserscheinungen bereits aufweist, das katodische Korrosionsschutzverfahren anzuwenden. Insbesondere bei der Sanierung stark Chloridhaltiger Stahlbetonkonstruktionen hat sich das katodische Korrosionsschutzverfahren als einziges auf Dauer wirksames Schutzverfahren erwiesen.It is known to use the cathodic corrosion protection method for the active corrosion protection of cement-concrete steel, which already exhibits corrosion phenomena. In particular, in the rehabilitation of heavily chloride-containing reinforced concrete structures, the cathodic corrosion protection method has proven to be the only effective long-term protection method.

Von der Lebensdauer des eingesetzten Anodenmaterials hängt im wesentlichen die Funktionswirksamkeit der gesamten Schutzanlage ab. Als Anodenmaterialien, die gute elektrische Leitfähigkeit, niedrigen elektrischen Widerstand und geringe Abtragsrate infolge Stromfluß aufweisen müssen, sind bekannt:From the life of the anode material used essentially depends on the effectiveness of the entire protection system. As anode materials, which must have good electrical conductivity, low electrical resistance and low rate of removal due to current flow, it is known:

- Eisen-Silizium-Legierungen (DD PS 206.566)Iron-silicon alloys (DD PS 206,566)

- Magnetit- Magnetite

- platziertes Titan (EP PS 0.222.829)- placed titanium (EP PS 0.222.829)

- Graphit (DE OS 2.207.061)- graphite (DE OS 2,207,061)

- Titanoxid (EP PS 0.186.334)Titanium oxide (EP PS 0.186.334)

- kohlenstoffhaltiges Thermoplastkabel (US PS 4.502.929)Carbon-containing thermoplastic cable (US Pat. No. 4,502,929)

Anoden aus Eisen-Silizium-Legierung, Magnetit sowie Graphit sind aufgrund der kompakten Bauweise für den katodischen Korrosionsschutz von Stahlbeton nicht geeignet, da sie durch punktuelle Anordnung keine ausreichend gleichmäßige Stromverteilung im Schutzobjekt gewährleisten sowie infolge des örtlich konzentrierten Stromaustrittes den pH-Wert des Betons in der Umgebung der Anoden durch Bildung von H+-Ionen absenken und ein saures Milieu schaffen, welches geeignet ist, die Betonfestigkeit stark herabzusetzen. Es ist berichtet worden, daß stabförmige, kompakte Anoden bei entsprechend hohen Stromdichten den pH-Wert des Betons von ursprünglich 13 auf 1 bis 2 absenken und die entstandene Säure den Beton völlig auflösen kann (EPÜ PS 186.334).Anodes made of iron-silicon alloy, magnetite and graphite are not suitable because of the compact design for the cathodic corrosion protection of reinforced concrete, as they ensure by punctual arrangement not sufficiently uniform current distribution in the protected object as well as due to the locally concentrated current leakage, the pH of the concrete in Lower the environment of the anodes by formation of H + ions and create an acidic environment, which is capable of greatly reducing the concrete strength. It has been reported that rod-shaped, compact anodes with correspondingly high current densities lower the pH of the concrete from the original 13 to 1 to 2 and that the resulting acid can completely dissolve the concrete (EPC PS 186.334).

Weiterhin ist bekannt, daß elektrisch leitfähig gemachte Farben (US PS 2.309.171) bzw. elektrisch leitfähig gemachter Polymerbeton (US PS 346.428) in katodischen Schutzanlagen eingesetzt werden können.Furthermore, it is known that electrically conductive rendered inks (US PS 2,309,171) or made electrically conductive polymer concrete (US PS 346.428) can be used in cathodic protection systems.

Eigene Versuche mit Graphit-modifizierten pigmentierten bzw. füllstoffhaltigen Bindemitteln auf Polymer-Basis haben jedoch gezeigt, daß der elektrische Widerstand solcher Massen sehr hoch ist und daß kein nennenswerter Strom fließt. Die in US PS 2.309.171 genannten Anteile von maximal 50 Vol.-% Graphit, bezogen auf das erhärtete Produkt, sind als viel zu niedrig einzuschätzen. Die anderen genannten Anodenmaterialien sind nur für spezielle Anwendungsfälle verfügbar und ökonomisch ungünstig.Own experiments with graphite-modified pigmented or filler-containing polymer-based binders, however, have shown that the electrical resistance of such materials is very high and that no appreciable current flows. The proportions of not more than 50% by volume of graphite, referred to US Pat. No. 2,309,171, based on the hardened product, are to be estimated as much too low. The other named anode materials are only available for special applications and economically unfavorable.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer ökonomisch günstig herstellbaren Anode mit guten Verarbeitungseigenschaften für Stahl- und Spannbeton, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt.The object of the invention is to provide an economically producible anode with good processing properties for steel and prestressed concrete, which has a high electrical conductivity.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anode zu schaffen, die eine geringe Abtragsrate aufweist und durch flächige Applikation einen gleichmäßigen Stromeintrag bei niedriger Stromdichte ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Anwendung einer auf die gesamte zu schützende Oberfläche der Stahlbetonkonstruktion aufgebrachte schichtartige Anode gelöst, die aus einem Gemisch eines duromeren Bindemittels wie Epoxidharz, ungesättigtes Polyesterharz, Methylmethacrylatharz oder Polyurethanharz mit einem Gemisch elektronenleitender Stoffe unterschiedlicher Körnungsgröße, die sehr niedrige Abtragsraten aufweisen, wie z.B. Eisen-Silizium-Staub, Graphitstaub, Magnetitstaub, besteht.The invention has for its object to provide an anode which has a low removal rate and allows a flat application of a uniform current input at low current density. According to the invention, the object is achieved by applying a layered anode applied to the entire surface of the reinforced concrete structure to be protected, comprising a mixture of a duromeric binder such as epoxy resin, unsaturated polyester resin, methyl methacrylate resin or polyurethane resin with a mixture of electron-conducting substances of different grain size, which have very low removal rates. such as Iron-silicon dust, graphite dust, magnetite dust, exists.

Nach der Erfindung besteht das Gemisch für den Anodenwerkstoff aus 1,0 Masseteilen des dümmeren Bindemittels, 1,0 bis 2,0 Masseteilen eines Graphitstaubes der Körnung 0-0,5mm und 0,5 bis 2,0 Masseteilen eines Metall und/oder metallegierungsstaubes der Körnung 0-2 mm. Als Metall- und/oder Metallegierungsstaub ist ein elektronenleitender Staub mit geringer Abtragsrate bei anodischem Stromfluß eingesetzt, zum Beispiel Eisen-Silizium Staub, Magnetitstaub oder Platinstaub. Diese Stäube müssen im Bindemittel homogen verteilt und verfestigt werden, daß sowohl deren elektrische Leitfähigkeit erhalten bleibt als auch vorteilhafte mechanische und Verarbeitungseigenschaften erzielt werden.According to the invention, the mixture for the anode material consists of 1.0 part by weight of the duller binder, 1.0 to 2.0 parts by weight of a graphite dust of grain size 0-0.5 mm and 0.5 to 2.0 parts by weight of a metal and / or metal alloy dust the grain size 0-2 mm. As metal and / or metal alloy dust, an electron-conducting dust with low removal rate is used in anodic current flow, for example iron-silicon dust, magnetite dust or platinum dust. These dusts must be homogeneously distributed and solidified in the binder that both their electrical conductivity is maintained as well as advantageous mechanical and processing properties are achieved.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß im Gegensatz zu mit Graphitstaub gefüllten Duromeren, die keine oder nur geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, bei Zugabe von elektronenleitenden Partikeln unterschiedlicher Korngröße und entsprechend hohem Anteil im Bindemittel eine elektrisch sehr gut leitfähige Masse erhalten wird.Surprisingly, it was found that, in contrast to filled with graphite dust thermosets, which have no or only low electrical conductivity, a very electrically conductive mass is obtained when adding electron-conducting particles of different particle size and a correspondingly high proportion in the binder.

Die erfindungsgemäße Anodenmasse ist vorteilhafterweise flächig in dünner Schicht aufzutragen, wobei zur Herstellung des elektrischen Anschlusses ein weitmaschiges Kupferdrahtgeflecht in die noch plastische Masse allseitig eingebettet wird, womit dieses selbst vor Korrosion geschützt ist. Der Vorteil einer solcherart hergestellten Anode ist die äußerst geringe Schutzstromdichte aufgrund der großen Fläche und damit die Verhinderung des starken Absinkens des pH-Wertes im Beton.The anode composition according to the invention is advantageously applied flat in a thin layer, wherein for the production of the electrical connection a wide-meshed copper wire mesh is embedded in the still plastic mass on all sides, so this is even protected against corrosion. The advantage of an anode produced in this way is the extremely low protective current density due to the large area and thus the prevention of the sharp drop in the pH in the concrete.

Ausführungsbeispieleembodiments Die Erfindung soll nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to three embodiments. Beispiel 1:Example 1:

Für den katodischen Schutz einertausalzgeschädigten Stahlbewehrung von Stahlbeton wird eine elektrisch leitfähige Masse als flächige Anode aufgetragen, die erfindungsgemäß ausFor the cathodic protection einertausalzgeschädigten steel reinforcement of reinforced concrete, an electrically conductive material is applied as a flat anode, according to the invention from

1,0 Masseteilen eines kalt härtenden Epoxidharzes, sowie 1,0 Masseteilen Graphitstaub der Körnung 0/0,5mm und 1,5 Masseteilen Eisen-Silizium-Staub der Körnung 0/2mm1.0 parts by weight of a cold-curing epoxy resin, and 1.0 parts by weight of graphite dust of grain size 0 / 0.5 mm and 1.5 parts by weight of iron-silicon dust of grain size 0 / 2mm

(alle Angaben bezogen auf das flüssige Bindemittel) besteht und auf die zuvor gereinigte und ausgebesserte Betonoberfläche aufgetragen wird. In die noch nicht ausgehärtete Anodenmasse wird ein Kupferdrahtgeflecht zur Herstellung des elektrischen Anschlusses eingebettet, wobei mit einer zweiten Schicht aus gleichem Material das Kupferdrahtgeflecht vollständig abzudecken ist, um Korrosion zu verhindern.(All information relative to the liquid binder) and is applied to the previously cleaned and repaired concrete surface. In the not yet cured anode material, a copper wire mesh for the production of the electrical connection is embedded, with a second layer of the same material, the copper wire mesh is completely covered to prevent corrosion.

Beispiel 2:Example 2:

An dem Stützpfeiler einer Stahlbetonrohrbrücke sind durch Absinken des pH-Wertes infolge Karbonatisierung und hohe Feuchtebelastung Korrosionsschäden der Bewehrung aufgetreten.Corrosion damage to the reinforcement has occurred at the buttress of a reinforced concrete pipe bridge as a result of the sinking of the pH due to carbonation and high humidity.

Zur Sanierung dieses Schadensfalles wird ein katodisches Schutzsystem mit oben beschriebener Anode angewendet. Dazu wird die Schadstelle von Rost und losem Beton gereinigt und durch Neubeton ausgebessert. Nach dem Abtrocknen wird eine flächige Anode, bestehend aus einem Gemisch vonTo remedy this damage, a cathodic protection system with the above-described anode is used. For this purpose, the damaged area is cleaned of rust and loose concrete and repaired by Neubeton. After drying, a flat anode consisting of a mixture of

1,0 Masseteilen eines verseifungsbeständigen Zweikomponenten-Polyurethanharzes sowie 2,0 Masseteilen Graphitstaub der Körnung 0/0,5mm und 0,5 Masseteilen Eisen-Silizium-Staub der Körnung 0/2 mm1.0 part by weight of a saponification-resistant two-component polyurethane resin and 2.0 parts by weight of graphite dust of grain size 0 / 0.5 mm and 0.5 parts by weight of iron-silicon dust of 0/2 mm grain size

(alle Angaben bezogen auf das flüssige Bindemittel) aufgebracht.(All information relative to the liquid binder) applied.

Der Vorteil des hohen Graphitanteiles liegt darin, daß die Anodenmasse sehr hochviskos ist und deshalb nicht von der senkrechten Stützenwand abläuft. Die anodische Strombelastbarkeit liegt bei etwa 100 mA/m2 und gewährleistet damit eine Funktionswirksamkeit von mindestens 15 Jahren.The advantage of the high graphite content is that the anode mass is very highly viscous and therefore does not run off the vertical column wall. The anodic current carrying capacity is about 100 mA / m 2 and thus ensures a functional effectiveness of at least 15 years.

Beispiel 3:Example 3: Eine Stahlbetondecke in einer Düngemittellagerhalle ist infolge von Chloridkontamination stark korrodiert. Eine herkömmlicheA reinforced concrete floor in a fertilizer storage hall is severely corroded due to chloride contamination. A conventional one Sanierung mit Auftrag von Neubeton erbringt keine langzeitige Wirksamkeit, da die korrosionsfördernden Chloride im BetonRefurbishment with the order of Neubeton does not provide long-term efficacy because the corrosive chlorides in the concrete

verbleiben.remain.

Die Lösung des Problems ist die Anwendung eines katodischen Korrosionsschutzsystems bei Auftrag einer patentmäßigThe solution to the problem is the application of a cathodic corrosion protection system when commissioned by a patent

beschriebenen flächigen Anode, bestehend ausdescribed flat anode consisting of

1,0 Masseteilen Epoxidharz sowie1.0 parts by weight of epoxy resin as well

1,0 Masseteilen Graphitstaub der Körnung 0/0,5mm und1.0 parts by weight of graphite dust of grain size 0 / 0.5mm and

2,0 Masseteilen Eisen-Silizium-Staub der Körnung 0/2 mm.2.0 parts by weight of iron-silicon dust of grain size 0/2 mm.

DerVorteil des hohen Anteilesvon Eisen-Silizium-Staub ist in der sehr guten elektrischen Leitfähigkeit begründet. Gleichzeitig wird jedoch die Verarbeitbarkeit verschlechtert, was jedoch wie in diesem Falle bei vertikalen Flächen durch höhere Verdichtung leicht ausgeglichen werden kann.The advantage of the high proportion of iron-silicon dust is due to the very good electrical conductivity. At the same time, however, the workability is degraded, which, however, as in this case, can be easily compensated for vertical surfaces by higher densification.

Claims (3)

1. Anode für den katodischen Korrosionsschutz von Stahl- oder Spannbeton, die aus einem Gemisch von Bindemittel und elektronenleitenden Stoffen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodenmaterial aus einem Masseteil eines duromeren Bindemittels wie Epoxidharz, ungesättigtes Polyesterharz, Methylmethacrylatharz oder Polyurethan, 1,0 bis 2,0 Masseteilen eines Graphitstaubes der Körnung 0-0,5mm und 0,5 bis 2,0 Masseteilen eines Metall und/oder Metallegierungs-Staubes der Körnung 0 bis 2 mm besteht.1. Anode for the cathodic corrosion protection of steel or prestressed concrete, which consists of a mixture of binder and electron-conducting substances, characterized in that the anode material of a mass fraction of a thermosetting binder such as epoxy resin, unsaturated polyester resin, methyl methacrylate resin or polyurethane, 1.0 to 2.0 parts by weight of a graphite dust of grain size 0-0.5 mm and 0.5 to 2.0 parts by weight of a metal and / or metal alloy dust of grain size 0 to 2 mm. 2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall- und/oder Metallegierungsstaub ein elektronenleitender Staub mit geringer Abtragsrate bei anodischem Stromfluß, wie zum Beispiel Eisen-Silizium-Staub, Magnetitstaub oder Platinstaub eingesetzt ist.2. Anode according to claim 1, characterized in that as the metal and / or metal alloy dust an electron-conductive dust with a low removal rate at anodic current flow, such as iron-silicon dust, magnetite dust or platinum dust is used. 3. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Anodenmasse ein Kupferdrahtgeflecht eingebettet ist.3. Anode according to claim 1, characterized in that in the anode mass, a copper wire mesh is embedded.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993001331A2 (en) * 1991-07-12 1993-01-21 Jennings Winch & Foundry Co. Ltd. Anodes for cathodic protection
WO1999023282A1 (en) * 1997-10-31 1999-05-14 Grillo-Werke Ag Method for improving corrosion resistance of reinforced concrete

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