DE3513566A1 - Verfahren zur hemmung der korrosion an stahlmaterialien - Google Patents

Verfahren zur hemmung der korrosion an stahlmaterialien

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Description

Onoda Construction Materials Co., Ltd., 26 - 20, Shiba 5 .-■ chome, Minato - ku, Tokyo, Japan
Verfahren zur Hemmung der Korrosion an Stahlmaterialien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hemmung der Korrosion an in anorganische Materialien eingebauten Stahlmaterialien.
Es ist bekannt, daß Stahlmaterialien unter stark alkalischen Bedingungen, wie sie in anorganischen Substanzen wie Beton auftreten, nur sehr schwer korrodieren. Die Stahlmaterialien korrodieren selbst dann nicht, wenn keine Behandlung zur Korrosionshemmung vorgenommen wurde. Es ist
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BOEHMERT & BOEHMERt
jedoch auch bekannt, daß das Stahlmaterial relativ leicht korrodiert, selbst unter nicht-neutralen, alkalischen Bedingungen, wenn das anorganische Material, welches das Stahlmaterial umgibt, eine hohe Chloridionenkonzentration aufweist.
Der Mechanismus dieses Phänomens kann wie folgt erklärt werden:
Unter stark alkalischen Bedingungen wird das Stahlmaterial an seiner Oberfläche zu γ - Fe O oxidiert, das als Schutzschicht die Korrosion des Stahlmaterials hemmt. Dies nennt man Passivität. Kommen jedoch Chloridionen hinzu, wie z.B. durch eine Chloridverunreinigung, wird die Schutzschicht brüchig. Risse legen dann stellenweise das Stahlmaterial ungeschützt frei. Die freigelegte schmale Stelle bildet die Anode, der andere breite Teil, der von der Schutzschicht bedeckt ist, bildet die Kathode; es entsteht eine große Potentialdifferenz zwischen ihnen, die bewirkt, daß die Anode (schmale Stelle) korrodiert. Man beobachtet sogenannte "Lochfraßkorrosion" an verschiedenen Stellen auf der Oberfläche des Stahlmaterials.
Der effektive Querschnitt des Stahlmaterials nimmt durch die Lochfraßkorrosion schnell ab, und es besteht daher sogar dann Gefahr, wenn die Anzahl der Stellen nur gering ist. Wenn die Anzahl dieser Stellen merkbar zunimmt, entstehen Verbindungen zwischen den einzelnen Stellen, die sich schließlich über die gesamte Oberfläche des Stahlmaterials ausbreiten.
Im Anfangsstadium der Korrosion des Stahlmaterials erbildet sich Eisenhydroxid Fe(OH)2. Diese Verbindung ist instabil und wird sofort zu Eisenoxiden wie oc - FeOOH und Fe3O4 oxidiert, welche die Hauptbestandteile von Rost dar-
BOEHMERT & BOEHMERT
stellen. Im Verlauf der Rostbildung nimmt das Volumen des Stahlmaterials zu. Handelt es sich bei dem durch das Stahlmaterial bewehrten anorganischen Material um Stahlbeton, ist besagte Ausdehnung durch den Beton eingeschränkt; es entsteht daher ein hoher Ausdehnungsdruck auf den Beton, welcher die bewehrenden Stahlstäbe umgibt: entlang der Stäbe kommt es zu Rissen im umgebenden Beton. Setzt sich dieser Prozeß fort, bröckelt der umgebende Beton ab. Im nächsten Stadium schreitet die Korrosion der Stahlstäbe schneller fort, sie Stäbe brechen und schließlich bricht die gesamte Struktur zusammen.
Folgende Gründe führen zur Einwirkung von Chloridionen, was, wie eben beschrieben, anorganisches Material mit eingebautem Stahlmaterial (im weiteren als "Stahlbeton", usw. bezeichnet) beschädigt:
1. Verwendung von Seesand als Feinzuschlag,
2. Einsatz der Betonkonstruktion auf einem Schiff,
3. Gebrauch einer Enteisungsanlage,
4. Verwendung eines chemischen Zuschlags mit einem hohen Chloridanteil.
Bei der Verwendung von Seesand als Feinzuschlag kann das Salz durch Waschen mit Wasser entfernt werden. Tatsächlich ist es jedoch sehr schwierig, das Salz vollständig zu entfernen, und daher wird diese Methode nur sehr selten verwendet .
Calciumchlorid mit einem hohen Chloridionengehalt wurde früher als Betonzuschlag in großen Anteilen verwendet, um das Erhärten des Betons zu beschleunigen. Der ChlorZuschlag wird heute nur noch in stark reduzierten Anteilen eingesetzt, aber da er mehr als 20 Jahre lang verwendet wurde, gibt es heute noch Stahlbetonkonstruktionen mit einem hohen Anteil an Chloridionen.
BOEHMERT & BOEHMERT
Betonkonstruktionen auf Schiffen nehmen heute aufgrund der leichten Wartung ständig zu. Diese Konstruktionen sind jedoch einer stetigen Salzzufuhr ausgesetzt, und das Eindringen von Salz kann nur durch einen völlig wasserundurchlässigen überzug verhindert werden.
Da es so schwierig ist, das Eindringen von Salz in Stahlbeton, usw. zu verhindern, ist die Entwicklung eines Verfahrens notwendig, das die Korrosion des Stahlmaterials auch dann hemmt, wenn Salz eingedrungen ist.
Aus den japanischen Patenten 937 065, 941 253, 554 654 und 987 505 ist die Verwendung eines Betonzuschlages bekannt, der die Korrosion an den Bewehrungsstangen von Stahlbetonkonstruktionen hemmt, wenn die Einlagerung einer schädlichen Menge von Chloridionen wegen z.B. der Verwendung von Seesand unvermeidlich ist. Auf der Grundlage dieser Technik sind "Korrosionshemmer für Stahlbeton" in JIS A 6205 beschrieben und die Wirkungen dieser Betonzuschläge werden sehr hoch eingeschätzt.
Die Korrosionshemmer werden jedoch eingesetzt, in dem man sie vor dem Gießen des Betons mit anderem anorganischen Material einrührt. So ist es bisher noch nicht in Betracht gezogen worden, den Korrosionshemmer als Reparaturmaterial für bereits bestehende Stahlbetonkonstruktionen zu verwenden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Hemmung der Korrosion an in anorganische Materialien eingebauten Stahlmaterialien zu entwickeln, das in der Lage ist, die Korrosion an Stahlmaterial zu hemmen, welches in anorganisches Material mit einer hohen Chloridionenkonzentration eingebaut ist, wobei die Behandlung auch erst nach dem Gießen des Stahlbetons erfolgen kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
BOEHMERT & BOEHMERT
Oberfläche des anorganischen Materials, welches eingebautes Stahlmaterial enthält, in beliebiger Reihenfolge den Behandlungsschritten (A) und (B) unterworfen wird:
(A) Imprägnieren mit einer wäßrigen Lösung eines anorganischen Salzes, welches eine korrosionshemmende Wirkung auf das Stahlmaterial hat;
(B) Imprägnieren mit einer wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen Silikats.
'Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Zur Untersuchung der korrosionshemmenden Wirkung auf die Bewehrungsstäbe wurde die Oberfläche des anorganischen Materials in einer bestehenden Stahlbetonkonstruktion, die eine schädliche Menge Salz enthielt, mit einer wäßrigen Lösung des Korrosionshemmers imprägniert. Dabei fand man, daß dieses Verfahren sehr wirkungsvoll für die Hemmung der Korrosion an den Bewehrungsstäben ist. Allerdings war die korrosionshemmende Wirkung nicht sehr dauerhaft, da der Korrosionshemmer auch nach dem Trocknen der Imprägnierung noch wasserlöslich war. Dieser Nachteil konnte durch nach dem Imprägnieren vorgenommenes Uberschichten der Betonoberfläche mit einer Zementmischung überwunden werden. Diese Erfindung ist Gegenstand der älteren deutschen Patentanmeldung P 35 10 818.5 vom 26.03.1985. Die erfindungsgemäße Behandlung einer neutralisierten (karbonisierten) und beschädigten Stahlbetonkonstruktion mit einer wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen Silikats führte dazu, daß die beschädigten Stellen ausgebessert und der neutralisierte Beton, der die Bewehrungsstäbe umgab, wieder alkalisch wurde. Es war jedoch überraschend, daß dieser Teil des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die Korrosion an den Bewehrungsstäben hemmt, die durch den Salzeintrag des Feinzuschlags Seesand, durch das Eindringen von Meerwasser und
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durch den Einsatz von Calciumchlorid oder ähnlichem als Erhärtungsbeschleuniger hervorgerufen wird.
Es stellt sich heraus, daß die erfindungsgemäße Behandlung von anorganischem Material mit einer wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen Silikats vor oder nach dem Imprägnieren des anorganischen Materials mit einem Korrosionshemmer (wie z.B. einem "Korrosionshemmer für Stahlbeton" gemäß JIS A 6025) zu einer bemerkenswerten Verbesserung der Hemmung von Korrosion an den Bewehrungsstäben führt: man beobachtet einen synergistischen Effekt der beiden Behandlungsschritte. Darüberhinaus fand man, daß dieser Effekt durch das Oberschichten des imprägnierten anorganischen Materials mit einer Zementmischung dauerhafter wirkte.
Der Ausdruck "anorganische Materialien, welche eingebaute Stahlmaterialien enthalten" umfaßt Stahlbeton, Stahlrahmenbeton, Stahlfaserbeton, usw.
Der Ausdruck "anorganische Salze, welche eine korrosionshemmende Wirkung haben (Korrosionshemmer für Beton, usw.)" bezieht sich auf solche, die in der Lage sind, eine elektrochemische Korrosionsreakton durch Ausbildung einer antikorrosiven Schutzschicht auf Anode und Kathode zu kontrollieren, wenn sie in geringer Menge unter korrosiven Bedingungen, z.B. in der Gegenwart von Chloridionen, eingesetzt werden. Die Korrosionshemmer können in die folgenden beiden Gruppen eingeordnet werden:
1. Anionische Korrosionshemmer:
Diese Gruppe umfaßt Nitrite, Chromate, usw. Sie oxidieren die Oberfläche des Stahlmaterials direkt oder indirekt und bilden so eine dichte Metalloxid-Schutzschicht auf dieser Oberfläche, wodurch die anionische Reaktion gehemmt wird.
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2. Kathodische Korrosionshemmer:
Diese Gruppe umfaßt Carbonate, Phosphate, Polyphosphate, usw.
Sie bilden mit anderen, unter korrosiven Bedingungen vorhandenen Ionen eine Schutzschicht aus schwer wasserlöslichem Salz auf der Oberfläche des Stahlmaterials (kathodische Teile) und hemmen so die kathodische Reaktion.
Die folgenden prozentualen Mengenangaben dieser Korrosionshemmer beziehen sich auf die Chloridionenkonzentrationen, die in dem betreffenden anorganischen Material vorliegen: Calciumnitrat mindestens 3 %
Natriumnitrit mindestens 3 %
Calciumphosphat I Ca2 (p04)o I mindestens 4 % Natriumchromat mindestens 2 %
Eine große Menge des Korrosionshemmers wird benötigt, wenn das anorganische Material wie Beton neutralisiert (karbonisiert) ist, wohingegen eine kleine Menge genügt, wenn die Neutralisation (Karbonisierung) noch nicht fortgeschritten und der pH-Wert hoch ist.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Korrosionshemmers kann ein neutralisierter (karbonisierter) Zustand des Betons wieder in einen stark alkalischen Zustand überführt werden, da der Korrosionshemmer stark alkalisch ist (z.B. hat die am häufigsten verwendete 30 %ige Calciumnitritlösung einen pH-Wert von 11 - 12). Sofort nach dem Aufbringen der 30 %igen Calciumnitritlösung, die am häufigsten als erfindungsgemäßer Korrosionshemmer eingesetzt wurde, auf Mörtel (Verhältnis von Zement zu Zuschlag von 1 : 3) oder Beton betrug die Eindringtiefe mindestens 4 mm. Es wurde festgestellt, daß die Lösung allmählich durch Ionendiffusion weiter eindrang.
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AO
Der Ausdruck "wasserlösliche Silikate" bezieht sich auf Silikate der allgemeinen Formel: Μ_0 χ η SiO-/ wobei M für Li, Na, K, Cs oder bestimmte Stickstoffverbindungen steht und η eine ganze Zahl ist, und Mischungen derselben. Die angesprochenen Stickstoffverbindungen umfassen primäre Amine wie Methylamin und Ethylamin, sekundäre Amine wie Dimethylamin und Diisopropylamin, tertiäre Amine wie Trimethylamin und Triethanolamin, quarternäre , Ammoniumsalze wie Monomethyltriethanolammonium- und Tetraethanolammonium-Salze und Ammoniak. Die Größe von η ist nicht besonders begrenzt, obwohl sie bevorzugt zwischen 1 und 5 liegt. Die Größe von η sollte so gewählt werden, daß die Wasserlöslichkeit oder Durchdringfähigkeit im jeweiligen Gebrauchsfall nicht beeinträchtigt wird. Ein Zuschlag, wie z.B. einer Härtungsmittel, das die Wasserfestigkeit des wasserlöslichen Silikats nach dem Trocknen/Erhärten verbessert, kann verwendet werden, sofern es die Bearbeitbarkeit oder Durchdringbarkeit des Betons nicht verschlechtert. Wird das wasserlösliche Silikat ohne Zusatz verwendet, nimmt man bevorzugt Lithiumsilikat, das eine relativ hohe Wasserfestigkeit besitzt. Obwohl die Konzentration des Silikats in seiner wäßrigen Lösung nicht besonders begrenzt ist, wird sie normalerweise bis zu 30 % gewählt.
Die Zementmischung, die verwendet wird,um einen überzug auf der Oberfläche des anorganischen Materials zu bilden, der das Auswaschen des anorganischen Salzes und des wasserlöslichen Silikats verhindert, besteht aus einem Teig, hergestellt durch Kneten von Zement wie Portlandzement, einer Portlandzementmischung, extra-schnell erhärtendem Zement (Jet-Zement) oder weißem Zement mit einer genügenden Menge Wasser. Die Zementmischung kann mit bis zu 150 %, bezogen auf den Zement, eines Feinzuschlags vermischt werden, wobei dessen Menge von der Bearbeitbarkeit abhängt.
BOEHMERT & BOEHMERT
Die erfindungsgemäße Zementmischung kann eine Polymerdispersion enthalten, die die Wasserundurchlässigkeit der Zementmischung verbessert. Obwohl die Menge der Polymerdispersion, die eingearbeitet werden kann, nicht besonders begrenzt ist, da sie abhängt von der jeweilig verwendeten Zementart, wird sie bevorzugt in einer Menge von 0,5 bis 25 % (als Trockenmasse), bezogen auf den Zement, eingesetzt. Die geeignetste Polymerdispersion ist eine anionisch polymerisierte Styrol/Butadien-Kautschuk-Dispersion (SBR-A). Es kann aber auch Paraffin, Asphalt, Kautschukasphalt, Vinylacetat, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer Acrylharz-und Epoxyharz-EmuIsionen sowie NBR, natürlicher Kautschuk, Chloropren und MMA-B-Latex verwendet werden. Zusätzlich können ein Emulgator und Stabilisator in den Zement eingearbeitet werden, sofern sie keine Schwierigkeiten verursachen.
Die beiliegenden Zeichnungen illustrieren die Testresultate, wobei
Fig. 1 die Resultate für die Eindringtiefe der Neutralisation zeigt.
Fig. 2 die Meßresultate für das Ausmaß der Korrosion am Bewehrungsstab.
Die Zementmischungen wurden unter Verwendung von oben erwähntem SBR-A und einigen anderen Polymerdispersionen hergestellt und die Eindringtiefe der Neutralisation (Karbonisierung) sowie das Ausmaß der Korrosion durch folgende Testmethoden untersucht, die die unten angegebenen Resultate lieferte:
1. Verwendete Grundmörtel:
(A) Standardmischung zur Bewertung der Leistungsfähigkeit von Polymerdispersionen gemäß JIS: Maximale Teilchengröße des Zuschlags: 0,5 mm
BOEHMERT & BOEHMERT
Al
Zementanteil: 25 %
Verhältnis von Zement zu Sand (Toyoura-Standardsand) :
1 : 3.
Maximale Teilchengröße des Zuschlags: 0,3 mm Zementanteil: 50 %
Zementfüller
Maximale Teilchengröße des Zuschlags: 1,2 mm Zementanteil: 30 %
Reparaturmörtel für Trägerschwellen
2. Verwendete Polymerdispersionen
(a) SBR-A
(b) Ethylen/Vinylacetat/Vinylchlorid-Terpolymer-Emulsion
(c) Acrylester-Emulsion
(d) Acrylester/Styrol-Copolymer-Emulsion
(e) Ethylen/Vinylacetat-Copolymer-Emulsion
(f) Styrol/Butadien-Copolymer-Emulsion hergestellt durch kationische Polymerisation
(g) Vinylacetat/Vinylversata1™^-Copolymer-Emulsion (wiederdispergierbares Pulver)
(h) Vinylacetat/Laurat/Versatat -Terpolymer-Emulsion
(wiederdispergierbares Pulver) (i) keine Polymerdispersion zugefügt
3. Verhältnis von Grundmörtel zu Polymerdispersion: 100 : 4,5
4. Menge an Wasser (JIS A 1173):
Benötigte Menge Wasser für eine Setzung von 35 - 5 %
5. Testmethoden:
(A) Eindringtiefe der Neutralisation (Karbonisierung): Eine
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Ab
Mörtelprobe befand sich fünf Stunden lang in C0„
2
(100 %, 4 kg/cm ), danach wurde die Probe zerbrochen und auf die Bruchfläche Phenolphtaleinindikator gesprüht. Anhand des nicht gefärbten Teils der Bruchfläche ließ sich die Eindringtiefe messen.
(B) Ausmaß der Korrosion an den Bewehrungsstäben: Eine Mörtelprobe (4x4x8 cm), die in ihrer Mitte einen Bewährungsstab aus Eisen enthielt mit einen Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 10 cm, wurde zwei Tage lang bei 60°C Luftgetrocknet und dann zwei Tage lang in eine 5 %ige Kochsalzlösung bei 20 C getaucht. Dieser Zyklus wurde im Ganzen 10 mal wiederholt. Die Korrosion wurde auf ein Polyethylenblatt übertragen und ihr Entwicklungsstadium präpariert. Nach dem übertragen wurde das Ausmaß der Korrosion mit Hilfe eines Video-Musteranalysator festgestellt.
6. Testresultate:
Die Meßresultate für die Eindringtiefe der Neutralisation bei Verwendung von 8 verschiedenen Polymerdispersionen sind in Fig. 1 dargestellt. Der nicht markierte Punkt in Fig. 1 bezeichnet normalen Beton mit einer maximalen Teilchengröße des Zuschlags von 25 mm.
Die Meßresultate für das Ausmaß der Korrosion am Bewehrungsstab bei Verwendung von 8 verschiedenen Polymerdispersionen wird in Fig. 2 dargestellt.
Die Resultate zeigen in beiden Fällen, daß SBR-A den anderen Polymerdispersionen deutlich überlegen ist.
Die Anwendung bei freiliegenden Teilen von Bewehrungsstäben und Konstruktionen auf Schiffen läßt noch bessere Wirkungen erwarten, wenn ein kommerziell erhältlicher
BOEHMERT & BOEHMERT
AH
Korrosionshemmer für Stahlbeton der Zementmischung zugefügt wird.
Erfindungsgemäß wird die Zementmischung (teilweise Polymer-Zement-Teig) auf die Oberfläche des anorganischen Materials aufgebracht, das zuvor mit den wäßrigen Lösungen des korrosionshemmenden anorganischen Salzes und des wasserlöslichen Silikats imprägniert wurde, und bildet so einen Schutzüberzug, um die korrosionshemmenden Wirkungen des anorganischen Salzes und des wasserlöslichen Silikats dauerhaft zu erhalten. Es wurde festgestellt, daß anorganische Salze wie Nitrite die Adhäsion zwischen dem anorganischen Material und dem Polymer-Zement-Teig verstärken.
Eine 30 %ige Calciumnitritlösung und eine 12 %ige Lösung von wasserlöslichem Lithiumsilikat wurden allein oder zusammen auf flache Betonplatten für Fußwege aufgebracht und danach mit einem Polymer-Zement-Teig überzogen. Die Adhäsion zwischen ihnen wurde gemessen und lieferte die in Tabelle 1 aufgeführten Resultate.
Die Bedingungen des Adhäsionstestes waren wie folgt: Flache Betonplatten für Fußwege gemäß JIS A 5304 (300 χ 300 χ 60 cm) wurden in fünf Teile geteilt. Calciumnitrit und/oder Lithiumsilikat wurden (wurde), wie unten beschrieben, aufgebracht und danach mit einem Polymer-Zement-Teig überzogen. Die Zerreißfestigkeit jedes Teilstücks wurde gemäß JIS A 6915 gemessen.
(a) J;eine Behandlung,
(b) nur Calciumnitrit,
(c) nur Lithiumsilikat,
(d) Calciumnitrit und danach Lithiumsilikat
(e) Lithiumsilikat und danach Calciumnitrit.
Die erhaltenen Resultate beweisen deutlich die Wirkung
BOEHMERT & BOEHMERT
AS
von Calciumnitrat bei der Verbesserung der Adhäsion.
Wie oben erwähnt, ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Behandlung der Oberfläche von anorganischem Material, welches eingebautes Stahlmaterial enthält, mit der wäßrigen Lösung eines anorganischen Salzes wie Nitrit und der wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen Silikats ein synergistischer Effekt, der mit folgendem Mechanismus erklärt werden könnte:
Die wäßrige Lösung eines wasserlöslichen Silikats ist gegenüber Chemikalien nicht beständig: wenn sie mit der wäßrigen Lösung eines Korrosionshemmers wie Nitrit vermischt wird, geliert sie sofort und bildet einen Feststoff.
Wenn der Beton also nacheinander mit den beiden,oben erwähnten wäßrigen Lösungen imprägniert wird, tritt diese Gelierung im Beton auf; die aktiven Bestandteile beider Lösungen werden so im Beton fixiert.
Wenn der neutralisierte (karbonisierte) Beton also nacheinander mit den wäßrigen Lösungen eines wasserlöslichen Silikats und eines Korrosionshemmers imprägniert wird, zeigen sich sowohl die Wirkungen, die auftreten, wenn diese Lösungen einzeln verwendet werden (Alkalisierung des neutralisierten Betons, Verfestigung und Verstärkung beschädigter Betonteile und Hemmung der durch Chloridionen hervorgerufenen Korrosion an den Bewehrungsstäben), als auch folgende, zusätzliche Wirkungen: Lücken und Risse im Beton werden aufgefüllt und Reparaturen an Nahtstellen werden möglich.
Die unten aufgeführten Modellexperimente wurden durchgeführt, um das Ausmaß der Korrosion an Stahlmaterial,
BOEHMERT & BOEHMERT
Ai
welches in anorganisches Material mit einer hohen Chloridionenkonzentration eingebaut ist, und die korrosionshemmenden Effekte der erfindungsgemäßen anorganischen Salze und wasserlöslichen Silikate auf das Stahlmaterial zu bestimmen. Die Resultate sind unten aufgeführt.
1. Experimentelle Methode:
(a) Je ein Liter von zwölf verschiedenen Lösungen mit 0-24 g/l Calciumnitrit und 0-16 g/l Lithiumsilikat in einer 1,3 %igen (13 g/l) wäßrigen Kochsalzlösung wurden in je einem Becherglas angesetzt. Eisenstäbe derselben Größe und desselben Gewichts (d = 10 mm und L = 10 mm) wurden in die einzelnen Lösungen getaucht. Die 1,3 %ige wäßrige Kochsalzlösung wurde in diesen Experimenten verwendet, weil die Chloridionenkonzentration in Stahlbeton, hergestellt nach dem Stand der Technik, bis zu 2,4 kg/m beträgt (bezogen auf Kochsalz). Dieser Wert ergibt sich aufgrund einer theoretischen Berechnung aus der verwendeten Menge von Seesand oder chemischem Zuschlag (im Fall einer Einheitsmenge Wasser von 180 kg ergibt sich der Wert 2,4 kg : 180 kg, d.h. 0,013).
(b) Zwölf wäßrige Lösungen derselben Zusammensetzungen wie unter (a) wurden mit Calciumhydroxid gesättigt. Die gleichen Eisenstäbe wurden in die Lösungen getaucht (Calciumhydroxid wurde dazugegeben, um Bedingungen herzustellen, wie sie ähnlich in Beton vorliegen).
(c) Nach acht Tagen wurden die Eisenstäbe aus den Lösungen genommen und die Rostmengen gemessen.
BOEHMERT & BOEHMERT
Experimentelle Resultate:
Die Resultate der wie oben durchgeführten Experimente sind in Tabelle 2 dargestellt. Die Rostmenge ist jeweils in mg/cm des Eisenstabes angegeben.
Aus Tabelle 2 wird deutlich, das Lithiumsilikat und Calciumnitrit synergistisch die Korrosion an Stahlmaterial hemmen.
Beispiel 1
Ein vor 15 Jahren in Beton errichtetes Gebäude mit sieben Stockwerken über und einem Stockwerk unter der Erde (normale Betonkonstruktion für die ersten drei Stockwerke und Leichtbetonkonstruktion darüber) wurde repariert, da die Betonoberfläche bröckelig und rissig geworden war und das Abbröckeln des Betons und das Freilegen der Bewehrungsstäbe aus Eisen besorgniserregendes Ausmaß annahm.
Der Beton des Gebäudes hatte einen Chlorgehalt von 0,042 % (0,16 % bezogen auf den Feinzuschlag) und einer Eindringtiefe der Neutralisation (Karbonisierung) von 25 bis 35 mm. Bei der Reparatur wurde die Betonoberfläche mit Wasser unter hohem Druck gewaschen und danach getrocknet, bevor ein Korrosionshemmer für Bewehrungsstäbe aus Eisen, der 30 % Calciumnitrit enthielt, mit Hilfe einer Rollbürste aufgebracht wurde. Diese Imprägnierung wurde zweimal wiederholt (400 g/m ) Ein oberflächenverstärkendes, alkalisierendes Mittel, das 12 % Lithiumsilikat enthielt, wurde danach ebenfalls mit Hilfe einer Rollbürste aufgebracht. Auch diese Imprägnierung wurde zweimal wiederholt (400 g/m ) Die so behandelte Betonoberfläche wurde danach getrocknet und mit einem mehrschichtigen, dekorativen überzug versehen.
BOEHMERT & BOEHMERT
Ein Jahr nach der Reparatur wurden bei einer Inspektion des Gebäudes keine Schäden festgestellt.
Beispiel 2
Dasselbe Gebäude wie in Beispiel 1 wurde mit Wasser unter hohem Druck gewaschen und der Korrosionshemmer für Bewehrungsstäbe aus Eisen sowie das oberflächenverstärkende, alkalisierende Mittel zum Zweck der Imprägnierung auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 aufgebracht. Ein Polymer-Zement-Mörtel, der 4,5 % (bezogen auf die Trockenmasse) SBR-A enthielt und ein Zement-Sand-Verhältnis von 1 : 1 aufwies, wurde aufgebracht, um eine Schutzschicht mit einer Dicke von 2 mm zu erhalten. Nach dem Erhärten wurde ein mehrschichtiger, dekorativer überzug aufgebracht.
Ein Jahr nach der Reparatur wurden bei einer Inspektion des Gebäudes keine Schäden festgestellt.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Hemmung der Korrosion an in anorganisches Material eingebautem Stahlmaterial kann das Salz (Chlorid) im anorganischen Material einer bereits bestehenen Konstruktion auf einfachem Wege unschädlich gemacht werden. Die Bewehrungsstäbe aus Eisen (Stahlmaterial) im anorganischen Material können geschützt und ihre Korrosion durch die erfindungsgemäße, leicht durchzuführende Reparatur gehemmt werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
Tabelle 1 Adhäsions-Test
Probe al Zerreiß
festig
keit
kg/cm		 mittlere
Zerreiß
festig
keit
2
kg/cm		 Bruch (%) Polymer-
Zement		 Zement I Adhäsions-
I oberfläche		 0
ohne
Behand
lung		 »2 9.1 9.0 95 5 0
mit
Behand
lung		 &3 8.3 11.5 7 0 3 0 3 0
bl 9. 6 8.2 60 10 0
b2 11.3 11.1 95 5 30
b3 11.6 9.3 7 0 0 5
c 1 11.7 90 5 0
c2 6.9 90 10 0
c3 8 . 9 90 10 0
dl 8 . 8 90 10 5
02 10.6 9 0 5 45
e 1 11.6 45 5 0
e2 10.1 85 15 0
e3 10.3 85 15 30
7 . 5 60 10
Tabelle 2
Rostmenge (mg/cm )
Calcium-
nitrit		 Lithiumsilikat 0 g/l 12 g/l 24 g/l 0
1.3% NaCl
Lösung		 Og/SL 1.9 1 . 1 0 . 6 0 . 5
Lösung
mit
1.3% NaCl
und
gesättigt
mit
Ca(OH)2 		Ag/SL 1.9 0 . 6 0 . 6 0
Bg/Si 0. 6 0 0 0
1 6 g/k 0 0 0
Og/SL 1 . 2 0 . 8
Ag/SL 0 0
Sg/SL 0 0
I 6 g/SL 0 0
*- Leferseite

Claims (7)

BOEHMERT & BOEHMERl OX 288 Ansprüche
1. Verfahren zur Hemmung der Korrosion an in anorganische Materialien eingebauten Stahlmaterialien, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des anorganischen Materials, welches eingebautes Stahlmaterial enthält, in beliebiger Reihenfolge den Behandlungsschritten (A) und (B) unterworfen wird:
(A) Imprägnieren mit einer wäßrigen Lösung eines anorganischen Salzes, welches eine korrosionshenunende Wirkung auf das Stahlmaterial hat;
(B) Imprägnieren mit einer wäßrigen Lesung eines wasserlöslichen Silikats.
2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß als anorganisches Salz ein Nitrit verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß als Nitrit Calciumnitrat verwendet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Silikat Lithiumsilikat verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Material nach dem Imprägnieren mit einer Zementmischung überschichtet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zementmischung verwendet wird, die eine Polymerdispersion enthä'lt.
BOEHMERT & BOEHMSRT
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymerdispersion eine Styrol/Butadien-Kautschuk-Dispersion verwendet wird, die durch anionische Polymerisation erhalten wurde (SBR-A).
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