DE19911135A1

DE19911135A1 - Verfahren zur Reduzierung und Verhinderung von Korrosion und Korrosionsfortschritt an Armierungsstählen von Stahlbetonkonstruktionen

Info

Publication number: DE19911135A1
Application number: DE1999111135
Authority: DE
Inventors: Guenter Nosbuesch; Martin Olboeter
Original assignee: Sto SE and Co KGaA
Current assignee: Sto SE and Co KGaA
Priority date: 1999-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2000-09-14
Also published as: CA2300614A1

Abstract

Das Verfahren zur Reduzierung und Verhinderung von Korrosion und Korrosionsfortschritt an Armierungsstählen in Stahlbetonkonstruktionen umfaßt die Beschichtung der Oberfläche der Stahlbetonkonstruktion mit einem Hydrophobierungs- und Inhibierungsgel. Dieses besteht aus migrierbaren Korrosionsschutzinhibitoren, denen hydrophobierende Silane bzw. Siloxane unter Bildung eines gelartigen, pastösen Gemisches beigefügt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung und Verhinderung von Korrosion und Korrosionsfortschritt an Armie rungsstählen von Stahlbetonkonstruktionen.

Seit vielen Jahren ist bekannt, daß neben der Konzen tration an Korrosionsstimulatoren und des pH-Wertes der Feuch tegehalt innerhalb einer Stahlbetonkonstruktion entscheidenden Einfluß auf die Korrosion und den Korrosionsfortschritt von Ar mierungsstählen in Stahlbeton hat. Weiterhin kennt man seit ge raumer Zeit die Wirkung von Korrosionsschutzinhibitoren auf Stahl und nutzt diese als Betonzusatzmittel und in Form einer dünnflüssigen Lösung zur Behandlung von Stahlbetonoberflächen.

Das US-Patent 4 092 109 beschreibt beispielsweise den Einsatz von Calciumnitrit als Korrosionsschutzinhibitor in ar miertem Beton.

Bislang ist noch kein einfach zu handhabendes Verfahren bekannt, um Stahlbetonoberflächen praxisgerecht und dauerhaft gegen das Eindringen von Wasser zu schützen und gleichzeitig mi grierbare Korrosionsschutzinhibitoren in die bestehende Beton konstruktion zu bringen.

Bis heute werden Betonkonstruktionen, die korrodierte Armierungsstähle beinhalten, repariert, indem man den durch Car bonatisation oder korrosionsgefährdeten oder chloridgeschädigten Beton mechanisch entfernt, die Armierungsstähle mittels Sand strahlverfahren entrostet und durch einen Korrosionsschutzan strich schützt. Der anschließende Aufbau der geöffneten Beton konstruktion erfolgt in der Regel mit geeigneten Betonersatz stoffen (Mörteln) auf der Basis mineralischer und organischer Bindemittel. Der diesbezügliche Stand der Technik ergibt sich aus den einschlägigen Regelwerken ZTV-SiB-PCC/SPCC und Rilli- DASTB.

Die beschriebene Vorgehensweise erfordert erheblichen Aufwand durch das Entfernen geschädigter Bausubstanz und das nachfolgende Aufbauen mittels Korrosionsschutzanstrich, Haft brücke, Reparaturmörtel und ggf. Oberflächenschutzanstrichen. Neben den erheblichen Kosten, die bei der beschriebenen Sanie rung von geschädigten Stahlbetonkonstruktionen anfallen, ist häufig die gewünschte Optik der ursprünglichen Betonfassade durch die hergestellten Reparaturstellen stark in Mitlei denschaft gezogen. All diese Aspekte führten in der Vergan genheit immer wieder zu der Nachfrage nach einer Instandset zungsmaßnahme, die eine Sanierung von Betonfassaden ohne die ge schilderten Nachteile zuläßt.

An dieser Stelle ist zu erwähnen, daß es bekannt ist, das Eindringen von Wasser in die Stahlbetonkonstruktion durch geeignete Anstriche auf der Basis von Silanen/Siloxanen, Polymerdispersionen und Lösungen sowie Reaktions harzbeschichtungen zu verhindern, wobei speziell zur Oberflä chenhydrophobierung von Sichtbeton-Fassaden das Imprägnieren mit Silanen einen bedeutenden Stellenwert einnimmt.

Geeignete Zusammensetzungen solcher Hydrophobierungsmit tel sind diversen Patenveröffentlichungen entnehmbar. So sind siliciumorganische Zusammensetzungen, die als hydrophobierende und imprägnierende Lösungen auf Baustoffen eingesetzt werden können, in den Schriften EP 0 273 867, EP 0 518 324, EP 0 049 365, EP 0 101 816, EP 0 304 497 und EP 0 385 108 behandelt. Be reits in der Schrift EP 0 177 824 ist eine harzartige Organo polysiloxanimprägnierung für die Oberflächen von Bauteilen be schrieben, wobei noch Schichtgittersilikate zur Verbesserung der Anwendungseignung zugegeben werden und die Formulierung Löse mittel enthält. Die PCT/SE 95/00287 offenbart ebenfalls die Zu sammensetzung eines pastösen Hydrophobierungsmittels, das mit tels eines Schichtsilikatverdickers in die gewünschte Verar beitungskonsistenz gebracht wird. In der Offenlegungsschrift DE 196 28 035 A ist erstmals eine wäßrige Creme von Organosili ciumverbindungen zur Hydrophobierung von Baustoffen beschrieben, die rückstandsfrei von dem Baustoff absorbiert wird.

Korrosionsschutzinhibitoren werden heute insbesondere im US-amerikanischen Markt, jedoch auch in einigen europäischen Ländern, als Zusatzmittel zu Frischbeton zugesetzt. So geht bei spielsweise aus der BP 0 635 463 die Verwendung eines Zusatz mittels zur Verhinderung von Korrosion in Baustoffen und aus der Schrift CH 686 386 der Einsatz von korrosionsinhibierenden Amin komponenten als Umsetzungsprodukt mit Säuren in gleicher An wendung als bekannt hervor. Darüber hinaus ist in den Pa tentveröffentlichungen US 5 750 053, EP 787 697, US 5 597 514, US 5 326 529 und CA 125 843 die Verwendung von migrationsfähigen Korrosionsinhibitoren in Stahlbeton und verstärkten Zementen behandelt.

Ferner ist die Anwendung von niedrigviskosen wäßrigen Lösungen von Korrosionsschutzinhibitoren zur Behandlung von Stahlbetonoberflächen hinreichend bekannt und findet speziell im US-amerikanischen Markt sowie einigen europäischen Ländern in Form von Lösungen aus wasserverdünnbaren Korrosionsschutzinhi bitoren und Wasser als Verdünnungsmittel Anwendung.

Ähnlich wie bei den Anwendungen von hydrophobierenden Silanen muß für einen erfolgreichen Schutz der Stahlbeton konstruktion eine Mindestmenge an Inhibitoren in die Oberfläche der Konstruktion eindringen können, was mittels der genannten dünnflüssigen Lösungen in Anbetracht der Neigung zum Verdunsten, insbesondere unter sommerlichen Bedingungen kaum möglich ist. Diese Schwierigkeiten ergeben sich speziell bei Anwendungen an im wesentlichen vertikalen Oberflächen sowie an einer Unterseite einer Konstruktion, da die wasserdünne Lösung in der notwendigen Menge nicht spontan aufgenommen wird und eine Vielzahl von Ar beitsgängen notwendig ist, um möglichst verlustfrei und wirt schaftlich arbeiten zu können.

Da eine hydrophobierte Oberfläche nicht mehr in der Lage ist, eine wässrige Inhibitorlösung aufzunehmen und somit eine Applikation in mehreren Arbeitsgängen ebenfalls nicht durchführbar ist, könnte man daran denken, ausgehend von der Hydrophobierungscreme nach der vorgenannten DE 196 28 035 A eine kombinierte Hydrophobierungscreme zu schaffen, in dem migrierbare Korrosionsinhibitoren in eine fertige gelartige Schutzsubstanz eingearbeitet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die stabile Gelphase aufgrund der Zumischung des Korrosionsinhibitors zerfällt, und eine Phasentrennung niedrigviskoser Flüssigkeiten das Resultat ist.

Ausgehend von diesem umfassenden Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Schaffung eines auf eine Stahlbetonkonstruktion auf einfache Weise auftragbaren Gels zur Reduzierung und Verhinderung von Korrosion und Korrosionsfortschritt an Armierungsstäben in Stahlbetonkonstruktionen zu schaffen.

Das Verfahren nach der Erfindung, bei dem diese Aufgabe gelöst ist, zeichnet sich im wesentlichen dadurch aus, daß die Oberfläche der Stahlbetonkonstruktion mit einem Hydropho bierungs- und Inhibierungsgel beschichtet wird, das aus migrierbaren Korrosionsschutzinhibitoren besteht, denen hydro phobierende Silane bzw. Siloxane unter Bildung eines gelartigen, pastösen Gemisches beigefügt werden.

Erst der erfindungsgemäße Aufbau einer gelartigen Substanz, bei dessen Herstellung mit dem Korrosionsinhibitor begonnen wird, führt zu einer stabilen Masse mit den geforderten Eigenschaften. Durch diese Vorgehensweise bei der Herstellung ist es überraschender Weise möglich, den für die Erfüllung der Schutzfunktion notwendigen hohen Gehalt an migrierbaren Inhibitoren und hydrophobiertem Silan in einem gelartigen Schutzmittel zu kombinieren.

Dieses zum Einsatz gelangende Schutzmittel läßt sich in Gelform auf die durch Carbonatisation und Korrosion geschädigte Stahlbetonkonstruktion auftragen. Da es folgende in den Baustoff migrierbare Wirkstoffe enthält:

1. Hydrophobierungsmittel,
2. Korrosionsschutzinhibitor,
3. Trägerstoffe, wie z. B. Verdickungsmittel,
4. Hilfsstoffe, wie z. B. Emulgatoren, Netzmittel, Pigmente

ergibt sich als wesentlicher Vorteil dieses gelförmigen Schutz mittels, daß ein einmaliger Auftrag auf die geschädigte Kon struktion nicht nur zu einer ausreichenden Hydrophobierung der Betonsteinmatrix sondern auch zu einer ausreichenden Beladung des Betongefüges mit migrierbaren Korrosionsschutzinhibitoren führt, um die Stahlarmierung vor Korrosion zu schützen bzw. wei teren Korrosionsfortschritt zu verhindern.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus fol genden Anwendungsbeispielen, die gezeigt haben, daß gelförmige Schutzmittel bestehend aus

Beispiel 1

60% Silanimprägniermittel
30% 50%ige Lösung bestehend aus Dimethylethanolamin
10% Additive/Hilfsmittel

Beispiel 2

60% Silan/Siloxanimprägniermittel
30% 50%ige Lösung bestehend aus Dimethylethanolamin und α-Methylaminobenzoat
10%/ Additive/Hilfsmittel
auf Mörtelscheiben gemäß TP OS Abschnitt 5.5. hervorragendes Eindringverhalten zeigen und die Baustoffoberfläche starke-hy drophobe Eigenschaften aufweist, siehe folgende Tabelle

Ebenso wurde nachgewiesen, daß die genannten Gemische gemäß Beispiel 1 und 2 angewendet auf Beton B II mit einem Min destzementgehalt von 300 kg/m³ CEM I 32,5 R und einem Wasser- Zementwert von 0,6 zu einer überraschenden Verlängerung der Passivierung eingebauter Armierungsstähle führt. Selbst in stark chloridhaltigen Lösungen werden Standzeiten um den Faktor 5-8 verlängert, wenn gemäß dem Regelwerk ASTM G 109 in 3% Natrium chloridlösung geprüft wird. Ebenfalls zeigt es sich, daß die Korrosionsraten von instandgesetzten Stahlbetonoberflächen über den Testzeitraum von 3,5 Jahren deutlich niedriger ausfallen als bei Testflächen, die ohne Schutzmittel gemäß Beispiel 1 und 2 hergestellt worden sind.

Mit entsprechendem Erfolg ist auch ein gelförmiges Schutzmittel gemäß dem folgenden Beispiel einsetzbar:

Beispiel 3

60% Silan/Siloxanimprägniermittel
30% 50%ige Lösung bestehend aus Natriummonofluorphosphat
10% Additive/Hilfsmittel

Claims

1. Verfahren zur Reduzierung und Verhinderung von Kor rosion und Korrosionsfortschritt an Armierungsstählen in Stahl betonkonstruktionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Stahlbetonkonstruktion mit einem Hydrophobierungs- und Inhi bierungsgel beschichtet wird, das aus migrierbaren Korrosionsschützinhibitoren besteht, denen hydrophobierende Silane bzw. Siloxane unter Bildung eines gelartigen, pastösen Gemisches beigefügt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemisch Verdickungsmittel beigefügt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Verwendung von Aminoalkoholen als die Ausgangssubstanz des gelartigen Gemisches bildende migrierbare Inhibitoren.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Verwendung von Fluorphosphaten als die Ausgangssubstanz des gelartigen Gemisches bildende migrierbare Inhibitoren.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der gelförmigen, pastösen Mischung ein Lösemittel als Verdünnungsmittel eingesetzt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das pastöse Gemisch als Grundierung für nachfolgende Schichten eingesetzt wird.