DE29809815U1

DE29809815U1 - Stahlbetonkonstruktion sowie Korrosionsschutzmittel zur Verwendung bei einer Stahlbetonkonstruktion

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Titel:

Stahlbetonkonstruktion sowie Korrosionsschutzmittel zur Verwendung bei einer Stahlbetonkonstruktion

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A183S7.DOC

Stahlbetonkonstruktion sowie Korrosionsschutzmittel zur Verwendung bei einer t Stahlbetonkonstruktion

Die Neuerung bezieht sich auf eine Stahlbetonkonstruktion gemäß Schutzanspruch 1 bzw. auf ein Korrosionsschutzmittel zur Verwendung bei einer Stahlbetonkonstruktion.

Bekanntlich ist der Schutz von Betonstahl in Stahlbetonkonstruktionen durch eine ausreichende Betonüberdeckung gegeben, allerdings nur dann, wenn der Betonstahl im alkalischen Bereich eingesetzt ist, d.h. der PH-Wert des Betons in der Umgebung der jeweiligen Bewehrung im alkalischen Bereich liegt. Bei einem guten Beton kann so eine Lebenszeit einer Stahlbetonkonstruktion bis zu 15 Jahren oder länger durchaus erreicht werden, obwohl der Betonstahl im Laufe der Zeit durch in die Konstruktion eindringendes Wasser in Verbindung mit Säuren, beispielsweise schwefliger Säure oder dem Kohlendioxid aus der Luft durch Absinken des PH-Wertes unter 9 einer zunehmenden Korrosion ausgesetzt ist.

Um ein frühzeitiges Korrodieren des Baustahles insbesondere auch bereits bei der Lagerung und auf der Baustelle vor dem Einbau zu vermeiden, ist es bekannt, den Baustahl mit Corrosion-Inhibitoren zu beschichten. In der Literatur sind hierfür geeignete Corrosions-Inhibitoren oder Wirkstoffe beschrieben. Diese Beschichtung ermöglicht es dann, den Baustahl auch über längere Zeit (beispielsweise bis zu zwei Jahre) korrosionsfrei zu lagern.

Bekannt ist es weiterhin auch, einen Baustahl für den Korrosionsschutz mit Kunststoff (Epoxy-Harzen) oder mit korrosionsbeständigen Metallen zu beschichten. Diese bekannten Maßnahmen ermöglichen aber grundsätzlich nur einen zeitlich begrenzten Korrosionsschutz.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Stahlbetonkonstruktion aufzuzeigen, die eine gegenüber herkömmlichen Konstruktionen erheblich verlängerte Lebensdauer t aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Stahlbetonkonstruktion entsprechend dem Schutzanspruch 1 ausgebildet. Ein Korrosionsschutzmittel zur Verwendung bei einer solchen Stahlbetonkonstruktion ist entsprechend dem Schutzansprüch 16 ausgebildet.

Bei der Neuerung wird der Wirkstoff des Corrosions-Inhibitor-Materials (VCI-Materials), welches beispielsweise ein pulverförmiges oder granulatartiges Material oder aber ein Material in Profilform oder in flexibler Form (beispielsweise auch Bahn oder Band) ist, erst dann aktiviert, wenn der PH-Wert im Beton unter einen vorgegebenen PH-Wert, beispielsweise unter einen PH-Wert von 9 abgesunken ist, d.h. die Umgebung des Vapor-Corrosion-Inhibitor-Materials im alkalischen Bereich liegt, was bei einer ausreichenden Betongüte erst nach einer längeren Standzeit der Stahlbetonkonstruktion der Fall ist. Mit dem Aktivieren wird der Vapor-Corrosion-Inhibitor-Wirkstoff freigesetzt, dessen Dampfdruck ausreicht, daß zumindest in Molekularstärke der Baustahl mit diesem Wirkstoff beschichtet wird und damit der Einfluß von Sauerstoff auf den Betonstahl verhindert bzw. reduziert wird.

Weiterbildungen der Erneuerung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Neuerung wird im folgenden anhand der Figuren 1 und 2, die in vereinfachter Darstellung verschiedene Schnitte durch ein Betonbauteil zeigen, näher erläutert.

In der Figur ist 1 ein Betonbauteil, beispielsweise eine Betondecke, die in üblicher Weise durch Betonieren mit der im Beton eingebetteten, aus Baustahl bestehenden Armierung 2 hergestellt ist, von der der einfacheren Darstellung wegen nur zwei sich kreuzende Stäbe wiedergegeben sind.

Solange diese Baustähle der Armierung 2 sich in einer alkalischen Umgebung befinden, d.h. der Beton des Betonbauteils 1 in der Umgebung der Armierung 2 im

alkalischen Bereich liegt, d.h. beispielsweise einen PH-Wert über 9 besitzt, ist der Baustahl durch die ausreichende Betonüberdeckung gegen Korrosion geschützt. &Idigr; Allerdings geht dieser Schutz, bedingt auch durch die zunehmende Umweltbelastung,

dann verloren, wenn der PH-Wert des Betons in der Umgebung der Bewehrung 2 unter einen PH-Wert von 9 oder tiefer sinkt, und zwar bedingt durch in den Beton eintretendes Wasser, welches Säuren oder saure Bestandteile, beispielsweise schwefeliger Säure, Kohlendioxid aus der Luft usw. mitführt. Durch diese Säuren tritt dann eine Korrosion des die Bewehrung 2 bildenden Baustahles ein, was eine erhebliche Reduzierung der Lebensdauer einer Betonkonstruktion bedeutet.

Um dies zu verhindern, sind im Beton des Betonbauteils 1 zusätzlich zur Armierung 2 und dieser benachbart Corrosion-Inhibitor-Elemente 3 eingebettet, die in der Fig. 1 als stabförmige Elemente mit einem quadratischen Querschnitt angegeben sind. Es versteht sich, daß diese Elemente die unterschiedlichste Formgebung aufweisen können, beispielsweise auch als Stangen mit einem anderen Querschnitt, als Schnüre, insbes. Plastikschnüre usw. ausgeführt sein können. Die Elemente 3 enthalten als Wirkstoff ein VCI-Produkt (Vapo-Corrosion-Inhibitor-Produkt) oder eine Mischung solcher Produkte, beispielsweise in Verbindung mit einem geeigneten Füll- oder Trägerstoff, der dann auch die Herstellung beispielsweise in Stangenform ermöglicht. Derartige Vapor-Corrosion-Inhibitor-Stoffe sind z.B. Benzoltriazide und Toluoltriazide, aber auch Natriumbenzoate und/oder Phosphonate, z.B. aus der Gruppe Aminotri-methylenphosphorsäure,

1-Hydroxyethylen (1, 1-diphosphonsäure),

Ethylendiamin-tetra-methylenphophonsäure,

Hexamethylen-diamintetra-methylenphophonsäure, Dietthylentriamin-penta-methylenphosphonsäure.

Diese Corrosion-Inhibitor-Stoffe verhindern das Korrodieren des Baustahles durch Wasser und Säure bzw. durch das Absinken des PH-Wertes des Betons.

••&rgr; ·: :

Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Corrosion-Inhibitor-Element 3 an seiner Außenfläche mit einer Beschichtung 4 versehen, die das Element 3 vollständig abdeckt und somit zunächst verhindert, daß dieses Element 3 wirksam wird. Die Beschichtung 4 ist so ausgewählt, daß sie sich bei einem PH-Wert unter 9 zersetzt, so daß dann der Wirkstoff des Elementes 3 wirksam wird und den in diesem Element enthaltenden Vapor-Corrosion-Inhibitor freisetzt. Durch die Verwendung der Elemente 3 ist es möglich, bei einem guten Beton, der widerstandsfähig gegen CO2 sowie auch widerstandsfähig gegen die verwendeten Corrosion-Inhibitor-Zusätze ist, die Lebenszeit einer Stahlbaukonstruktion wesentlich zu verlängern, beispielsweise zu verdoppeln.

Die Figur 2 zeigt wiederum in vereinfachter Darstellung einen Schnitt durch ein Betonbauteil 1a mit der dortigen Armierung 2a. Innerhalb der U-förmigen oder korbartigen Armierung 2a ist ein Korrosionsschutzelement 3 angeordnet. Weitere Korrisionsschutzelemente oder -bänder 3a sind um die U-förmige oder korbförmige Armierung 2a verteilt vorgesehen. Die Elemente 3 und 3a enthalten wiederum das VCI-Material und sind an ihrer Außenfläche mit der Beschichtung 4 versehen. Letztere enthält einen Bestandteil, der bei einem Absinken des pH-Wertes im Beton unter 9 und somit bei der Gefahr eines Röstens der Armierung 2 bzw. 2a für die Freigabe des VCI-Produktes bzw.-Wirkstoffes die Beschichtung 4 auflöst oder durchgängig macht. Das Korrodieren des die Armierung 2 bzw. 2a bildenden Baustahls beginnt etwa bei einem pH-Wert von 9-10, und zwar dann, wenn die Kohlensäure aus der Luft das freie CaO oder CaOH2 in CaCO3 umwandelt und damit der Korrosionsschutz durch den Beton verlorengeht. Die Beschichtung 4 enthält dann beispielsweise CaO oder CaOH₂ und ist beispielsweise als Latexüberzug ausgebildet, die diesen Bestanteile beigemischt in einer Latexemulsion enthält.

Die Neuerung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß verschiedene Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Neuerung zugrundeliegende Gedanke verlassen wird. So ist es beispielsweise auch möglich, die Baustähle der Armierung 2 oder einen dieser Baustähle zusätzlich oder

anstelle zu der Verwendung des Elementes 3 mit dem VCI-Material zu beschichten und • auf diese Schicht dann beispielsweise die Beschichtung 4 aufzubringen.

Die Neuerung eignet sich insbesondere auch bei Spannbetonkonstruktionen mit Vorspannstählen, wobei die Spannkanäle dann mit einem VCI beschichteten Spannstahl beschickt werden und in diese Spannkanäle zusätzlich ein VCI-Profil 3 mit dem Überzug 4 beigelegt wird.

Claims

Schutzansprüche

jL 1. Stahlbetonkonstruktion bestehend aus Beton sowie aus wenigstens einer in den

Beton eingebetteten Armierung (2) aus Baustahl, dadurch gekennzeichnet daß der Armierung (2) oder Elementen dieser Armierung (2) wenigstens ein VCI-Material beigefügt oder benachbart ist, welches wenigstens einen Corrosion-Inhibitor oder Vapor- Corrosion-Inhibitor als Wirkstoff enthält, der in einer Beschichtungs oder Abdeckmasse (4) eingeschlossen ist, welche sich erst in einer sauren Umgebung, vorzugsweise in einer sauren, wäßrigen Umgebung zur Freigabe des Wirkstoffes auflöst oder zersetzt.
2. Stahl beton konstruktion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Beschichtungs oder Abdeckmasse (4) erst in einer Umgebung mit PH-Wert von 9 oder unter 9 auflöst oder zersetzt.
3. Stahlbetonkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff Benzoltriazid und/oder Toluoltriazid und/oder Natriumbenzoat ist.
4. Stahlbetonkonstruktion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff wenigstens ein Phosphonat ist.
5. Stahlbetonkonstruktion nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff wenigstens ein Produkt der Gruppe
Aminotri-methylenphosphorsäure,

1-Hydroxyethylen (1, 1-diphosphonsäure),
Ethylendiamin.tetra-(methylenphophonsäure),
Hexamethylen-diamintetra-(methylenphophonsäure), Dietthylentriamin-penta-(methylenphosphonsäure) ist.
6. Stahlbetonkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das VCI-Material (3) den Wirkstoff in Mischung mit einem

AN18357.DOC
18.09.98 08:55

Füll- oder Trägerstoff und/oder auf einem Trägerstoff enthält.
7. Stahlbetonkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das VCI-Material (3) mit der Beschichtungs- oder Abdeckmasse (4) beschichtet ist.
8. Stahlbetonkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das VCI-Material ein Formkörper (3), beispielsweise ein stab- oder stangenförmiger Formkörper ist.
9. Stahlbetonkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff in und/oder an einem Trägermaterial vorgesehen ist.
10. Stahlbetonkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff im Trägermaterial eingebunden ist.
11. Stahlbetonkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein flexibles Trägermaterial ist, beispielsweise ein schnur- oder seilartigen Trägermaterial.
12. Stahlbetonkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper oder Trägerkörper (3) mit der Beschichtungs- oder Abdeckmasse (4) beschichtet ist.
13. Stahlbetonkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das VCI-Material in mit der Beschichtungs- oder Abdeckmasse (4) gekapselter Form vorliegt, beispielsweise in microgekapselter Form.
14. Stahlbetonkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das VCI-Material in Pulverform vorliegt.
15. Stahlbetonkonstruktion nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungs-oder Abdeckmasse (4) CaO und/oder CaOH₂ enthält.
16. Korrosionsschutzmittel für Baustahl-Armierung (2) einer Stahlbetonkonstruktion, gekennzeichnet durch ein VCI-Material zur Verwendung im Beton der Stahlbetonkonstruktion, welches wenigstens einen Corrosion-Inhibitor oder Vapor-Corrosion-Inhibitor als Wirkstoff enthält, der in einer Beschichtungs oder Abdeckmasse (4) eingeschlossen ist, welche sich erst in einer sauren Umgebung, vorzugsweise in einer sauren, wäßrigen Umgebung zur Freigabe des Wirkstoffes auflöst oder zersetzt.
7. Korrosionsschutzmittel nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Beschichtungs oder Abdeckmasse (4) erst in einer Umgebung mit PH-Wert von 9 oder unter 9 auflöst oder zersetzt.
18. Korrosionsschutzmittel nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff Benzoltriazid und/oder Toluoltriazid und/oder Natriumbenzoat ist.
19. Korrosionsschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff wenigstens ein Phosphonat ist.
20. Korrosionsschutzmittel nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff wenigstens ein Produkt der Gruppe
Aminotri-methylenphosphorsäure,

1-Hydroxyethylen (1, 1-diphosphonsäure),

Ethylendiamin.tetra-(methylenphophonsäure),

Hexamethylen-diamintetra-(methylenphophonsäure),

Dietthylentriamin-penta-Cmethylenphosphonsäure) ist.

t
21. Korrosionsschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, daß das VCI-Material (3) den Wirkstoff in Mischung mit einem Füll- oder Trägerstoff und/oder auf einem Trägerstoff enthält.
22. Korrosionsschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das VCI-Material (3) mit der Beschichtungs- oder
Abdeckmasse (4) beschichtet ist.
23. Korrosionsschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das VCI-Material ein Formkörper (3), beispielsweise ein stab- oder stangenförmiger Formkörper ist.
24. Korrosionsschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff in und/oder an einem Trägermaterial
vorgesehen ist.
25. Korrosionsschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkstoff im Trägermaterial eingebunden ist.
26. Korrosionsschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial ein flexibles Trägermaterial ist,
beispielsweise ein schnur- oder seilartigen Trägermaterial.
27. Korrosionsschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Formkörper oder Trägerkörper (3) mit der Beschichtungs- oder Abdeckmasse (4) beschichtet ist.
28. Korrosionsschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das VCI-Material in mit der Beschichtungs- oder

Abdeckmasse (4) gekapselter Form vorliegt, beispielsweise in microgekapselter * Form.
29. Korrosionsschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das VCI-Material in Pulverform vorliegt.
30. Korrosionsschutzmittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungs-oder Abdeckmasse (4) CaO und/oder CaOH₂ enthält.