DE102005028636B4 - Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Korrosionsgefahr in porösen Körpern - Google Patents

Verfahren und Anordnung zur Bestimmung der Korrosionsgefahr in porösen Körpern Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsgefahr in porösen Körpern, wobei
a) ein poröser Testkörper zur Prüfung bereitgestellt wird und auf die nachfolgenden Einsatzbedingungen konditioniert wird;
b) eine Prüfflüssigkeit bereitgestellt wird, die ein den Testkörper und/oder Metall korrosiv schädigendes Medium enthält;
c) der poröse Testkörper an mindestens einer Beanspruchungsfläche in engen Kontakt mit der Prüfflüssigkeit gebracht wird;
d) die Prüfflüssigkeit gemeinsam mit dem Testkörper danach einer Frost-Tau-Wechselbelastung unterworfen wird, wobei die das korrosive Medium enthaltende Prüfflüssigkeit in den Testkörper aufgesaugt wird (Frostsaugen); und
e) nach einer Mindesteinwirkdauer ein Korrosionsstatus im Testkörper bestimmt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der Korrosionsgefahr in porösen Körpern.
  • Die Bestimmung der Korrosionsgefahr in hochporösen Werkstoffen gewinnt in jüngster Zeit zunehmende Bedeutung; denn zahlreiche poröse Bauteile sind im betrieblichen Einsatz stark korrosiven Medien und Umwelteinflüssen ausgesetzt. Dies trifft typischerweise für Bauteile aus zementgebundenen Werkstoffen, insbesondere Beton, zu.
  • Die Dauerhaftigkeit des Betons gegenüber äußerem Angriff wird in Europa durch die DIN EN 206 und die darauf aufbauende DIN 1045-2 (2001) geregelt. In der zuletzt genannten Normvorschrift sind Expositionsklassen, bezogen auf Umweltbedingungen definiert. Danach unterscheidet man zwischen Bewehrungskorrosion bzw. der Korrosion von in Beton eingebettetem Metall, verursacht vor allem durch Chloride bzw. durch Chloride und Meerwasser, und der Betonkorrosion (Matrixkorrosion) durch chemischen Angriff. Bei der Matrixkorrosion gibt es einerseits Korrosionen treibenden Angriff und andererseits durch lösenden Angriff, beispielsweise in Industrieabwasseranlagen mit chemisch stark angreifenden Abwässern, Kraftwerken, Kühltürmen usw. Als Stoffe für den chemischen Angriff sind vor allem Sulfate (SO4 2–), ein pH-Wert unter 6,5, Kohlendioxid (CO2) als Beton angreifende Kohlensäure, Natrium (Na+) und Magnesium (Mg2+) bekannt.
  • Bei bekannten Korrosionsprüfverfahren lässt man das korrosive Medium über einen längeren Zeitraum bei Umgebungstemperaturen über dem Gefrierpunkt auf das zu prüfende Bauteil einwirken. Dazu setzt man einen Testkörper aus porösem Material dem korrosiven Medium unter Laborbedingungen aus. In situ während des betrieblichen Einsatzes kann der Korrosionsgrad bzw. das Korrosionsrisiko durch eindringende Medien ebenfalls bestimmt werden, wobei dann der Angriff naturgemäß weniger präzise erfasst ist als in einem Laborprüfverfahren. Die Messung der Konzentration des in das untersuchte Bauteil eingedrungenen korrosiven Mediums wird in der Regel tiefenabhängig durch Bohrmehlproben oder an einer Spaltfläche des Testkörpers durchgeführt.
  • Eine weitere Methode besteht darin, das Korrosionsrisiko am eingebauten Metall direkt zu bestimmen, indem das elektrochemische Korrosionspotential ermittelt wird. Bei Baustahl wird das Pourbaix-Diagramm zugrunde gelegt, das Korrosionsrisiko und pH-Wert verknüpft. Als Bezugselektrode wird im den üblichen Labor- und Bauwerksuntersuchungen eine Kupfer-Kupfersulfat-Sonde eingesetzt. Daten dazu liefert die ACI Recommendation 222R-01 (Protection of Metals in Concrete Against Corrosion (American Concrete Institute – ACI Commitee 222 Report). Patentierte Verfahren, die diese Methodik tiefenabhängig ermitteln sind DE 197 06 510 C1 und GB 2 227 565 A .
  • Diese bekannten Meßmethoden sind außerordentlich zeitaufwendig; bei der Untersuchung fertiger Bauteile (in situ) lassen sich tiefenabhängige Messungen des Korrosionsangriffes erst nach mindestens einem Jahr gewinnen; unter Laboratoriumsbedingungen rechnet man bisher mit Untersuchungszeiten von mindestens drei Monaten. Außerdem wird im Laborversuch, den patentierten Verfahren DE 197 06 510 C1 und GB 2 227 565 A und Richtlinien (ACI Recommendation 222R-01) der wichtigste Transportmechanismus in porösen Medien nicht erfasst, die Flüssigkeitsaufnahme unter Frost-Tau-Wechselbelastung (Frostsaugen). Hier greift die Erfindung ein.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Prüfaufwand und insbesondere die Prüfzeit zur Bestimmung der Korrosionsgefahr in porösen Körpern deutlich zu vermindern und die Korrosionsgefahr nachhaltig zu präzisieren, indem der wichtigste Transportmechanismus, das Frostsaugen, systematisch in das Prüfverfahren einbezogen wird.
  • Zum anderen wird der kombinierte Angriff einer Frost-Tau-Wechselbelastung und einem korrosiven Medium im Labor präzise simuliert.
  • Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass sich der Prüfaufwand und die Prüfdauer durch die richtige Steuerung der Temperatur und Temperaturwechsel während der Einwirkungsdauer des korrosiven Mediums auf einen Testkörper drastisch verbessern lassen.
  • Zur Lösung der oben genannten Aufgabe sieht die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1, eine Verwendung mit den Merkmalen im Anspruch 16 und eine Anordnung mit den Merkmalen im Anspruch 17 vor.
  • Der zur Prüfung bereitgestellte poröse Testkörper wird an mindestens einer Beanspruchungsfläche in engen Kontakt mit einer Prüfflüssigkeit gebracht, die ein die Matrix des Testkörpers und/oder eines im Testkörper enthaltenden Metalls korrosiv schädigendes Medium enthält. Von besonderer Bedeutung ist die nachfolgende Frost-Tau-Wechselbelastung des Testkörpers, wobei die das korrosive Medium enthaltende Prüfflüssigkeit durch Frostsaugen in den Testkörper aufgesaugt wird. Nach einer geeigneten Einwirkungsdauer kann dann der Korrosionsstatus im Testkörper beispielsweise auf herkömmliche Weise bestimmt werden. Die Frost-Tau-Wechselbelastung intensiviert drastisch die Saugwirkung auf die in den Testkörper eindringende Prüfflüssigkeit (im Vergleich zu herkömmlichen Eindringmechanismen bei der Bestimmung der Korrosionsgefahr) Tatsächlich hat der Anmelder erkannt, dass die Eindringgeschwindigkeit der das korrosiv schädigende Medium enthaltenden Prüfflüssigkeit in den Testkörper durch das Frostsaugen um etwa eine Zehnerpotenz beschleunigt wird.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil des neuen Verfahrens besteht in dessen Kompatibilität mit allen bekannten Verfahren zur Prüfung des Frost-Tau-Widerstands und des Frost-Tausalz-Widerstands eines Festkörpers. Tatsächlich lassen sich alle Behandlungsschritte bei der herkömmlichen Prüfung des Frost-Tau-Widerstands und/oder des Frost-Tausalz-Widerstands simultan durchführen; unterschiedlich sind unter Umständen die Rahmenbedingungen, nämlich die Auswahl des korrosiven Mediums in der Prüfflüssigkeit und die Bestimmung bzw. Messung des Korrosionsstatus.
  • Die Erfindung erreicht daher eine drastische Verringerung des Prüfungsaufwandes und vor allem der Prüfzeiten. Darüber hinaus erlaubt das Verfahren auch die Prüfung des kombinierten Angriffs von Frost-Tau-Wechselbelastung und Angriffs durch ein korrosives Medium. Diese kombinierte Angriffsart ist für viele praktische Fälle von hoher Bedeutung z. B. Meerwasserbauwerke, Abwasserbauwerke. Die kombinierte Angriffsart kann in der Regel nicht ermittelt werden, wenn man die beiden zugrunde liegenden Angriffsarten Frost-Tauwechselbelastung bzw. korrosiver Angriff gesondert bestimmt und die Ergebnisse superponiert.
  • Unter dem Begriff "Beanspruchungsflächen" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung diejenigen Flächen verstanden, über die der Frost-Tauwechsel und/oder der Angriff durch das korrosive Medium erfolgt. Beide Flächen können verschieden sein. Sie werden aber in den meisten Prüfverfahren identisch sein.
  • Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, dass sich das neue Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsgefahr problemlos in bekannte Frostprüfverfahren oder Frost-Tausalzprüfverfahren integrieren lässt. Mit anderen Worten, die Verfahrensschritte a) bis d) können sowohl für die bekannten Frostprüfverfahren bzw. Frost-Tausalzprüfungen als auch bei der erfindungsgemäßen Bestimmung der Korrosionsgefahr gleichzeitig ablaufen, wodurch der Prüfungsaufwand für die Gesamtprüfung minimiert werden kann.
  • Die Korrosionsgefahr kann bei einem bevorzugten Beispiel der Erfindung in Verbindung mit einem Frostprüfverfahren gemäß EP 0 907 884 B1 (Prüfung der inneren Schädigung des Festkörpers) bestimmt werden.
  • Die Betonkorrosion kann auch zu einer Abwitterung führen, die ähnlich wie bei einem Frost-Tausalzprüfverfahren (bekannt aus DE 39 28 130 C2 ) bestimmt werden kann. Im Falle eines lösenden Angriffs müssen die bekannten Frost- bzw. Frost-Tausalzprüfungen aber dadurch ergänzt werden, dass die Betonbestandteile zusätzlich ermittelt werden, die in der Prüflösung aufgelöst sind. Hier sind geeignete Fällungsmethoden, potentiometrische Methoden oder nasschemische Analysemethoden der analytischen Chemie anwendbar, die den Gegebenheiten der Betontechnologie und der Baupraxis angepasst werden müssen.
  • Die Korrosionsgefahr bei treibendem (sprengendem) und lösendem Angriff der porösen Matrix wird vorzugsweise als Funktion des Abstands von der Beanspruchungsfläche ermittelt. Das gleiche gilt für das Eindringen metallkorrosiver Medien.
  • Das Schädigungsrisiko der Metallkorrosion kann zum einen dadurch bestimmt werden, dass die Eindringtiefe des korrosiv schädigenden Mediums in das poröse Material direkt bestimmt wird. Die Eindringtiefe kann dadurch definiert werden, dass die Stelle bestimmt wird, an der eine vorgegebene Konzentration des korrosiven Mediums erreicht wird, die für die Korrosion kritisch ist. Zu diesem Zweck wird in der Regel der Probekörper gespalten, oder es werden aus dem Probenkörper tiefen-abhängige Bohrmehlproben entnommen und analysiert.
  • Das Schädigungsrisiko der Metallkorrosion lässt sich in einer besonderen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch direkt bestimmen, dass in den Testkörper wenigsten eine korrosionsanfällige Metallsonde eingebaut wird und das Frostsaugen solange fortgeführt wird, bis die Prüfflüssigkeit die Metallsonde erreicht hat und über eine für eine messbare Metallkorrosion geeignete Mindestzeit auf die Metallsonde einwirken kann.
  • Aufgrund des Stofftransports ist die Korrosionsgefahr von Metallen eine Funktion des Abstandes der Metallsonde von wenigstens einer Beanspruchungsfläche. In Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass im Testköroper mehrere korrosionsanfällige Metallsonden in gestuften Abständen von der wenigstens einen Beanspruchungsfläche eingebaut werden.
  • Das Schädigungsrisiko kann dadurch bestimmt werden, dass der Korrosionsgrad der eingebauten Metallsonden direkt gemessen wird. In der Regel ist zu diesem Zweck der Prüfkörper zu zerstören, worauf die eingebetteten Metalle analysiert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist aber das zerstörungsfreie Messen des Korrosionsrisikos durch Bestimmen des Korrosionspotentials der Metallsonde durch Potentialmessung. Als Gegenelektrode kann ein Metallkörper aus einem ausreichend edlen, nicht korrodierenden Metall dienen, der entweder in dem Testkörper eingebaut oder mit einem ausreichenden elektrolytischen Kontakt außerhalb des Testkörpers angeordnet ist.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass als Referenzelektrode eine Metallsonde benutzt wird, die in einer nicht korrosiv wirkenden Zone des Probekörpers positioniert ist. Dies kann einfach dadurch erfolgen, dass eine Metallsonde genutzt wird, die hinreichend weit von der Beanspruchungsfläche entfernt ist, so dass das korrosive Medium die Sonde nicht erreicht.
  • Schließlich kann als externe Sonde auch eine Standardelektrolytzelle benutzt werden wie z. B. die Kupfer/Kupfersulfatsonde.
  • Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in 1 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • 1 zeigt schematisch eine Versuchsanordnung zur Messung der Metallkorrosion in einem porösen Körper, in dem eine Gruppe von korrosionsanfälligen Metallsonden und eine Referenzsonde eingebettet sind; anhand dieser Versuchsanordnung wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsgefahr beschrieben.
  • In 1 ist ein für die Prüfung eines Testkörpers 1 geeigneter Abschnitt eines Kühl-Heizaggregats 2 dargestellt. In dem Kühl-Heizaggregat 2 sind in der Regel mehrere Probenbehälter 3 matrixartig in Reihen und Spalten nebeneinander angeordnet. Der untere Abschnitt des Probenbehälters 3 taucht in ein Temperierbad 4 ein, das der Übertragung der Frost-Tau-Belastung auf den Behälter 3, eine im Behälter 3 aufgenommene Prüfflüssigkeit 5 und den in die Prüfflüssigkeit 5 eintauchenden Testkörper 1 dient.
  • Eine Aufständerung 6 hält die Beanspruchungsfläche 10 des Testkörpers 1 in einem vorgegebenen Abstand vom Boden des Behälters 3, und zwar so, dass die Beanspruchungsfläche 10 definiert in die Prüfflüssigkeit 5 eintaucht. Wie nachfolgend anhand des Verfahrensablaufs noch näher erläutert werden wird, kann die Prüfflüssigkeit während der Behandlung durch Frost-Tau-Wechselbelastung parallel zum vertikalen Pfeil a durch die Beanspruchungsfläche 10 in den Testkörper 1 eingesaugt werden.
  • Der Testkörper 1 ist bei dem beschriebenen Anordnungsbeispiel mit seitlichen Abdichtungen 11 versehen, die ein seitliches Eindringen der Prüfflüssigkeit verhindern und die Eindringfläche auf die horizontale Beanspruchungsfläche 10 begrenzen.
  • Die in 1 dargestellte Anordnung dient bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dem Bestimmen der Metallkorrosion im Testkörper 1. Zu diesem Zweck ist eine Metallsondenanordnung 20 zentral im Testkörper 1 eingebaut. Letztere umfasst ein vertikales Rohr 21 zur Durchführung von Messleitungen, eine am unteren Rohrende angeordnete Korrosionssonde 22 und in gestuften Abständen über der Sonde 22 angeordnete, in gestrichelten Linien dargestellte weitere Metallsonden 22a, 22b, 22c, 22d und 22e. Die Metallsonden 22a bis 22e bestehen ähnlich der Korrosionssonde 22 aus einem korrosionsanfälligen Metall. Mit Abstand oberhalb der obersten Korrosionssonde 22e ist eine Referenzsonde 23 mit dem Trägerrohr 21 verbunden und in den Testkörper 1 eingebaut.
  • Alternativ oder zusätzlich ist eine Referenzsonde 24 an der Deckseite 12 des Testkörpers 1 gezeigt, die als Gegenelektrode zu den Korrosionssonden 22ff in ausreichenden elektrolytischen Kontakt mit der Deckseite 12 des Testkörpers anzubringen ist. Die Referenz- oder Gegenelektrode 23 ist entweder ausreichend weit von der Beanspruchungsfläche entfernt oder besteht aus einem halbedlen oder edlen, nicht korrodierenden Metall. Die Referenz- oder Gegenelektrode 24 ist entweder eine elektrolytische Standardelektrode wie z. B. eine Kupfer/Kupfersulfatsonde, oder sie besteht aus einem halbedlen oder edlen, nicht korrodierenden Metall. Die Korrosionselektroden 22, 22a...22e und jede der Referenzelektroden 23 bzw. 24 sind über geeignete elektrische Leitungen 25, 26 bzw. 27 mit einem Spannungsmessgerät 28 verbunden, mit dessen Hilfe das elektrochemische Korrosionspotential zwischen den Elektroden gemessen wird.
  • Wie oben gesagt, kann das neue Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsgefahr mit praktisch allen bekannten Prüfverfahren kombiniert werden, die einen Frost- bzw. Frost-Tausalz-Angriff im Labor simulieren, um die äußere und innere Schädigung eines Testkörpers zu bestimmen. Das anhand 1 beschriebene Verfahrensbeispiel macht von einer Anordnung zur zyklischen Frost-Tau-Belastung Gebrauch, wie sie der Anmelder in der DE 39 28 130 C2 beschrieben hat. Die Einzelheiten dieser Anmeldung, so beispielsweise eine geeignete Aufhängung anstelle der Aufständerung 6 zur Fixierung der Beanspruchungsfläche 10; eine Reguliereinrichtung zur Einstellung des Niveaus der Prüfflüssigkeit 5, eine Absaugeinrichtung zum Absaugen der Prüfflüssigkeit 5 aus dem Behälter 3, eine externe oder interne Reiz- und Kühleinrichtung, eine Behälterabdeckung, Temperaturmessfühler und Umwälzeinrichtungen. Zur Bewegung des Temperiermediums 4 sind in 1 der vorliegenden Anmeldung nicht gezeigt; Beispiele hierfür sind den vorgenannten Druckschriften des Anmelders zu entnehmen. Der Ablauf des Verfahrens zur Bestimmung der Korrosionsgefahr in dem porösen Testkörper 1 ist im wesentlichen wie folgt:
    Der Testkörper 1 wird zunächst vorkonditioniert, um einen Referenzzustand vor der späteren Frost-Tau-Wechselbelastung zu erfassen. Beispielsweise kann der Testkörper 1 auf ein vorgegebenes Feuchteniveau gebracht und mit einer Wiegeeinrichtung im Probebehälter 3 über die Aufständerung oder eine geeignete Aufhängung gewogen werden. Eine Prüfflüssigkeit 5, die auch für Frost- bzw. Frost-Tausalzprüfungen geeignet ist, also überwiegend aus Wasser besteht, wird mit einem das Metall der Metallsonden 22, 22a...22e, korrosiv schädigenden Medium z. B. einer Chloridlösung und/oder die Matrix korrodierenden Medium, z. B. einer Säure, wie Schwefelsäure, Salzsäure oder Schwefel- und Salzsäure, gemischt. Danach wird die Prüfflüssigkeit 5 gemeinsam mit dem in die Prüfflüssigkeit eintauchenden Testkörper 1 über das Temperierbad 4 einer Frost-Tau-Wechselbelastung unterworfen, wobei die Prüfflüssigkeit 5 durch Frostsaugen über die Beanspruchungsfläche 10 in den Testkörper 1 vertikal nach oben (parallel zur Richtung a) eingesaugt wird. Die Dauer der Frost-Tau-Wechselbelastung wird so gewählt, dass das korrodierende Medium 5 zumindest die der Beanspruchungsfläche 10 benachbarte Metallsonde 22 erreicht und dort mit einer Mindesteinwirkungsdauer wirksam ist. Die Einwirkungsdauer hängt naturgemäß von der Art und Konzentration des in der Prüfflüssigkeit enthaltenen korrosiven Mediums ab.
  • Mittels der nachfolgenden in gleichmäßigem gegenseitigen Abstand angeordneten Korrosionssonden 22a bis 22e kann das mit der Behandlungsdauer zunehmende Korrosionsprofil im Testkörper 1 bestimmt werden. Zu diesem Zweck ist eine geeignete, nicht-korrodierende Gegenelektrode, vorgesehen. Die Gegenelektrode ist entweder die an der Deckseite 12 des Testkörpers 1 angreifende äußere Referenzelektrode 24 oder die am oberen Ende des Rohrs 20 angebrachte und in den Testkörper 1 eingebettete Referenzelektrode 23. Die äußere Gegenelektrode ist entweder aus einem nicht korrodierenden, ausreichend edlen Material oder es ist eine elektrolytische Standardbezugselektrode wie z. B. eine Kupfer/Kupfersulfatsonde. Für die Referenzelektrode kann es ausreichend sein, dass sie vor dem eindringenden korrosiven Medium geschützt ist, z. B. indem sie hinreichend weit von der Beanspruchungsfläche entfernt ist, und/oder sie besteht aus einem nicht korrodierenden, ausreichend edlen Material. Wie oben gesagt, lässt sich bei dieser Anordnung über das Spannungsmessgerät 28 die Potentialdifferenz zwischen den Sonden 22, 22a...22e und einer der Gegenelektroden 23 bzw. 24 und damit das Korrosionspotential der zugehörigen Korrosionssonde ohne Zerstörung des Testkörpers 1 und sogar während einer fortgesetzten Frost-Tau-Wechselbelastung erfassen.
  • Das beschriebene Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsgefahr in porösen Körpern kann zeitgleich mit verschiedenen Behandlungsschritten herkömmlicher Frost-Tausalzverfahren bzw. Frostprüfungen ablaufen. Der Aufbau der Prüfungsanordnung kann sich prinzipiell nach dem verwendeten Verfahren zur Frost- bzw. Frost-Tausalzprüfung richten.
  • Das anhand 1 beschriebene Verfahren eignet sich insbesondere zur Bestimmung der Bewehrungskorrosion in Beton teilen. Andererseits kann aber auch die Betonkorrosion durch chemischen Angriff mit ähnlichem Versuchsaufbau bestimmt werden, wobei in der Regel eine anders zusammengesetzte Prüfflüssigkeit 5 zum Einsatz kommt. Die Behandlungsdauer ist aufgrund der Nutzung des vergleichsweise äußerst intensiven Frostsaugens sehr kurz; bereits nach Frost-Tau-Wechselbelastungen in einem Zeitraum von ca. 2 Wochen ist die Eindringtiefe der Prüfflüssigkeit 5 in den Testkörper 1 ausreichend groß, um die gewünschten Ergebnisse bei der Bestimmung der Korrosionsgefahr im Testkörper 1 zu gewinnen.
  • Der Testkörper 1 mit eingebauten korrosionsanfälligen Metallsonden 22, 22a...22e ist vollständig neu. In Verbindung mit der Frost-Tau-Wechselbelastung ermöglicht er eine zuverlässige und besonders einfache Bestimmung des Schädigungsrisikos der Metallkorrosion.
  • Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Abwandlungen möglich. So können Testkörper mit an zwei gegenüberliegenden Seiten Beanspruchungsflächen verwendet werden; der Testkörper kann aber auch vollständig in die Prüfflüssigkeit 5 eintauchen. In dem erstgenannten Fall kann man zweckmäßigerweise die seitlichen Abdichtungen 11 verwenden, um die Beanspruchungsflächen 10 und 12 bei vollständig in die Prüfflüssigkeit 5 eingetauchtem Testkörper 1 abzugrenzen. Bei Fortfall der seitlichen Abdichtungen 11 und Eintauchen des Testkörpers 1 in eine Prüfflüssigkeit 5 dringt letztere von allen Seiten unter dem Effekt des Frostsaugens in den Prüfkörper 1 ein. Bei Verlängerung der seitlichen Abdichtungen 11 nach oben über das Niveau der Deckfläche 12 des Testkörpers 1 hinaus kann auch die Deckfläche 12 als einzige Beanspruchungsfläche wirksam sein, wenn die Prüfflüssigkeit 5 in dem von der seitlichen Abdichtung 11 umgrenzten Raum oberhalb der Deckfläche 12 zugeführt wird.

Claims (29)

  1. Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsgefahr in porösen Körpern, wobei a) ein poröser Testkörper zur Prüfung bereitgestellt wird und auf die nachfolgenden Einsatzbedingungen konditioniert wird; b) eine Prüfflüssigkeit bereitgestellt wird, die ein den Testkörper und/oder Metall korrosiv schädigendes Medium enthält; c) der poröse Testkörper an mindestens einer Beanspruchungsfläche in engen Kontakt mit der Prüfflüssigkeit gebracht wird; d) die Prüfflüssigkeit gemeinsam mit dem Testkörper danach einer Frost-Tau-Wechselbelastung unterworfen wird, wobei die das korrosive Medium enthaltende Prüfflüssigkeit in den Testkörper aufgesaugt wird (Frostsaugen); und e) nach einer Mindesteinwirkdauer ein Korrosionsstatus im Testkörper bestimmt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Testkörper mit einer Beanspruchungsfläche nach unten in die Prüfflüssigkeit eingetaucht wird und die Prüfflüssigkeit im wesentlichen in einer Eindringrichtung durch Frostsaugen in den Testkörper aufgesaugt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das das Tiefenprofil des eingedrungenen korrosiven Mediums analytisch bestimmt wird, nachdem es durch Frostsaugen gemäß Schritt 1.d) in den Testkörper eingedrungen ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das korrosive Medium mit einem radioaktiven Tracer gekoppelt wird und das Eindringen des Tracers in den Testkörper verfolgt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Testkörper wenigstens eine korrosionsanfällige Metallsonde eingebaut wird und das Frostsaugen gemäß Schritt d) solange fortgeführt wird, bis die Prüfflüssigkeit die Metallsonde erreicht hat und eine für eine messbare Metallkorrosion geeignete Mindestzeit auf die Metallsonde einwirken kann.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrosionspotential der Metallsonde durch Potentialmessung bestimmt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Testkörper eine Referenzelektrode eingebaut wird, der gegenüber das elektrochemische Korrosionspotential der korrosionsanfälligen Metallsonde bestimmt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrochemische Korrosionspotential der korrosionsanfälligen Metallsonde auf ein geeignetes externes Potential bezogen wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Testkörper mehrere korrosionsanfällige Metallsonden in gestuften Abständen von der Beanspruchungsfläche eingebaut werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfflüssigkeit so gewählt wird, dass sie den Testkörper zusätzlich zu einem Frost- bzw. Frosttaumittelangriff durch treibenden (sprengenden) Angriff schädigt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfflüssigkeit ein gelöstes Sulfat enthält.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfflüssigkeit so gewählt wird, dass sie den Testkörper zusätzlich zu einem Frost- bzw. Frosttaumittelangriff durch lösenden Angriff schädigt.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfflüssigkeit eine Säure enthält.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure aus der aus Schwefelsäure, Salzsäure und Schwefel- und Salzsäure bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Testkörper aus einem zementgebundenen Werkstoff hergestellt wird.
  16. Verwendung einer Anordnung zum Prüfen des Frost-Tau-Widerstandes und/oder Frost-Tausalz-Widerstands eines Testkörpers in Kombination mit einer Messeinrichtung zur Bestimmung eines Korrosionsstatus im Testkörper zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
  17. Anordnung zur Bestimmung der Korrosionsgefahr in porösen Festkörpern in einem Frost-Tau-Prüfverfahren, mit folgender Kombination: a) ein als Testkörper (1) dienender Festkörper, ausgestattet mit Mitteln (20...28) zur Bestimmung eines Korrosionsstatus; b) eine Prüfvorrichtung zur Einstellung von Frost-Tau-Zyklen mit: b1) einem Probenbehälter (3) zur Aufnahme einer Prüfflüssigkeit (5) und des Testkörpers (1), der in die Prüfflüssigkeit eintaucht, wobei mindestens eine Fläche (10) des Testkörpers (1) von der Prüfflüssigkeit benetzt wird; b2) eine Temperiereinrichtung (2, 1), die dem Testkörper (1) an mindestens einer Fläche eine Temperatur aufprägt; b3) eine der Temperiereinrichtung zugeordnete Temperatursteuereinrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie den Testkörper (1) einer Frost-Tau-Wechselbelastung unterwerfen kann.
  18. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung ein Flüssigbad (4) aufweist.
  19. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung eine luftgekühlte Truhe (2) aufweist.
  20. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfflüssigkeit (5) eine Seite (10) des Testkörpers (1) benetzt und die Temperiereinrichtung auf der gegenüberliegenden Seite des Testkörpers wirksam ist.
  21. Anordnung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Bestimmung eines Korrosionsstatus im Testkörper (1) aus einer Einrichtung (20...28) zum Messen eines elektrochemischen Korrosionspotentials bestehen.
  22. Anordnung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Testkörper (1) aus einem zementgebundenen Werkstoff mit wenigstens einer eingebauten korrosionsanfälligen Metallsonde (22) besteht.
  23. Anordnung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Testkörper (1) mehrere Metallsonden (22, 22a...22e) in gestuften Abständen von einer Beanspruchungsfläche (10) eingebaut sind.
  24. Anordnung nach Anspruch 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Testkörper (1) zusätzlich zu wenigstens einer korrosionsanfälligen Metallsonde (22) eine korrosionsbeständige Referenzelektrode (23) eingebaut ist.
  25. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Testkörper zusätzlich zu wenigstens einer korrosionsanfälligen Metallsonde (22) mindestens eine Metallsonde (23) in einem korrosionsgeschützten Bereich des Testkörpers als Referenzsonde angeordnet ist.
  26. Anordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der korrosionsgeschützte Bereich dadurch gewährleistet ist, dass die Referenzsonde (23) in ausreichendem Abstand von der Beanspruchungsfläche (10) angeordnet ist.
  27. Anordnung nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Referenzelektrode (24) an einer Außenfläche (12) des Testkörpers (1) angeordnet ist.
  28. Anordnung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzelektrode (24) eine elektrochemische Standardelektrode ist.
  29. Anordnung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Standardelektrode eine Kupfer/Kupfersulfat Standardelektrode ist.
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