DE4401380C2 - Verfahren zur Sanierung von bewehrtem Beton durch Entzug von Chloridionen - Google Patents

Description

Der Ionentransport in porösen Stoffen erfordert ausreichende Feuchtigkeit in den zu behandelnden Objekten. Bei Verfahren, die gezielt Ionen bewegen, muß dem zu behandelnden Objekt die erforderliche Feuchtigkeit zugeführt werden. Es gibt Verfahren, die während ihrer Anwendung eine ständige Feuchtigkeitszufuhr von außen zulassen, im weiteren als Typ A bezeichnet, und andere, die der Oberfläche des Objekts einmalig ein gewisses Feuchtigkeitsreservoir zur Verfügung stellen, eine nachträgliche Feuchtigkeitszugabe aber durch die Art der Abdeckung der Oberfläche behindern, Typ B. Verfahren vom Typ B sind in ihrer Wirksamkeit über den Zeitraum beschränkt, in dem an den maßgebenden Stellen die Feuchtigkeit ausreichend ist. Nachdem Teile der abgebotenen Feuchtigkeit von tiefer im Objekt gelegenen Schichten aufgesaugt sind und somit die Feuchtigkeitsversorgung an maßgebenden Stellen für den gezielten Ionentransport gering wird, verringert sich die Wirksamkeit bzw. geht gegen Null. Zu den Verfahren mit behindertem Ionentransport gehören aber welche, die den Verfahren vom Typ A bezüglich des gerichteten Ionentransportes überlegen sind.

Das Verfahren wurde für den elektrochemischen Chloridentzug entwickelt.

Zum leichteren Verständnis wird die Entwicklung anhand des elektrochemischen Chloridentzugs nachstehend erläutert.

Bei der Sanierung von chloridbelastetem Stahlbeton kommt der Entfernung des korrosionsfördernden Chlorids eine zentrale Rolle zu. Während der gesunde Beton den von ihm umgebenen Bewehrungsstahl vor Korrosion schützt, entsteht bei Chloridaufnahme z. B. infolge von Tausalzstreuung eine erhebliche Korrosionsgefahr für den Stahl.

Mit Ausnahme des Verfahrens des kathodischen Schutzes, bei dem das Bauwerk über seine gesamte Restnutzungsdauer mit einem Stromfeld beaufschlagt werden muß, steht am Anfang einer jeden Instandsetzungsmaßnahme die Entfernung des schädlichen Chlorids aus dem Bauteil. Während hierzu bei der konventionellen Methode der gesamte Beton einschließlich Chlorid entfernt werden und damit massiv in das Tragsystem eingegriffen werden muß, hat Slater (Zeitschrift: materials performance, November 1976, S. 21-26) den elektrochemischen Chloridentzug vorgeschlagen. Hierbei beruht die bisherige Verfahrensweise auf Anbringung eines Anodenmaterials auf der Oberfläche des betreffenden Stahlbetonteils und der elektrischen Verbindung dieses Materials mit der Betonoberfläche durch einen gut leitenden Elektrolyten. Dabei wird durch Anlegen einer Gleichspannung zwischen der Bewehrung und einem außen auf der Bauteiloberfläche aufgebrachten Anodenmaterial ein elektrisches Feld im Bereich zwischen Bewehrungsstahl und Betonoberfläche erzeugt, indem sich die dort befindlichen Chloridionen aufgrund ihrer negativen Ladung zur außenliegenden Anode und damit aus dem Beton bewegen sollen.

Die elektrisch leitende Verbindung zwischen Anodenmaterial und Betonoberfläche erfolgt durch einen gut leitenden Elektrolyten, dessen elektrischer Widerstand gegenüber dem Beton vernachlässigbar klein ist. De facto wird damit die Betonoberfläche mit dem positiven Pol der aufgebrachten Gleichspannung gleichmäßig belegt. Die Bewehrung im Innern des Bauwerks ist mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden. Ein solches Verfahren wird auch in der europäischen Anmeldung EP 200428 beschrieben.

Die EP 0 398 117 beschreibt ein Verfahren, nach dem als Elektrolyt ein Brei aus Zellulosefasern aufgebracht wird. Das Verfahren ist ein offenes Verfahren und eine Benetzung des Betons mit Feuchtigkeit ist nicht erwünscht, da sonst der Brei nicht haftet. Auch das Problem der unterschiedlichen Betondeckung des Bewehrungsstahls wurde in dem Verfahren nach DE 42 29 072 A1 gelöst. Je ungünstiger das Verhältnis zwischen den Widerständen der Betondeckung aufgrund der Dicke an verschiedenen Stellen ist, desto ungleichmäßiger arbeitet das Verfahren. Stellen mit geringem elektrischen Widerstand zwischen Bewehrung und Anodenmaterial infolge geringer Dicke und/oder geringer Dichte der Betondeckung werden bei diesem Verfahren stärker von Chloriden entsorgt als andere Stellen. Man verwendet um solche Probleme zu vermeiden einen Elektrolyten mit vergleichsweise hohem Widerstand.

Es ergibt sich dadurch eine gleichmäßigere Verteilung der Stromdichte über die Fläche. Wichtig ist bei diesem Verfahren, daß die Relation zwischen dem Widerstand des Betons zum Widerstand der aufgebrachten Elektrolytschicht so gewählt wird, daß die Widerstände sich entsprechen oder aber der Widerstand des Elektrolyten gegenüber dem des Betons nicht vernachlässigbar klein ist. Alle bisher beschriebenen Verfahren gehören zum Typ A mit ungehinderter Wasserzufuhr.

Ein Verfahren nach Typ B, schädliche Chloride aus Beton zu entfernen und dabei der unterschiedlichen Betondeckung Rechnung zu tragen, wurde vom Institut für Schadensforschung und Schadensverhütung (IFS, Kiel; Stief, S.: Elektrosanierung von Stahlbeton, Seminar für Anwender am Institut für Schadensverhütung und Schadensforschung Kiel, 14.115.6.1989) entwickelt. Dabei geht es um die Behandlung von Betonoberflächen, die nach PVC Bränden Salzsäuredämpfen ausgesetzt sind, die sich auf der Oberfläche niederschlagen. Das Chlorid dringt in den Beton ein und stellt eine Korrosionsgefahr dar. Bei diesen Schadensfällen sind die Chloride generell sehr nah an der Betonoberfläche und können verhältnismäßig leicht entfernt werden. In diesem Verfahren dient Bentonit als Elektrolyt, der auf die Betonoberfläche aufgespritzt oder aufgestrichen wird. Diese Bentonitschicht enthält etwa 50% Wasser, das durch die hohe Quellfähigkeit des Materials Bentonit gehalten wird. Auf die Betonitschicht wird als Anodenmaterial Aluminiumfolie auftapeziert. An Stellen, an denen der Strom bei der Sanierung sehr intensiv fließt, zehrt sich das Aluminium sehr schnell auf, das darunter befindliche Bentonit trocknet und damit wird der Stromfluß an dieser Stelle unterbrochen.

Das Feld wird also gezwungen, ausschließlich in anderen Bereichen zu arbeiten. Auf diese Art wird eine gleichmäßige Entsorgung erreicht. Nachteile dieses Verfahrens ist die geringe Feuchtigkeitsmenge, die ja allein durch die im Bentonit gebundenen Wasseranteile fest vorgegeben ist. Sie reicht bei tief in den Beton eingedrungenen Chloriden nicht aus, den Beton ausreichend zu durchfeuchten, um ihm die Chloride zu entziehen. Vielmehr wird der Bentonitschicht sehr schnell durch den trockenen Beton Feuchtigkeit entzogen, so daß die Maßnahme nur für kurze Behandlungsdauern und nur für geringe Chloridmengen und geringe Chlorideindringtiefen geeignet ist.

Zu den Verfahren nach Typ B gehören aber welche, die bezüglich des zielgerichteten Ionentransports Verfahren nach Typ A mit ungehinderter Wasserzufuhr überlegen sind.

Das Problem bestand also darin, bei Anwendung des vorteilhafteren Verfahrens nach Typ B die Ionenleitfähigkeit im Objekt über eine für die jeweilige Anwendung ausreichende Zeit herbeizuführen und sicherzustellen. Die Lösung des Problems wurde durch einen konkreten Anwendungsfall angestoßen, in dem eine Maßnahme nur mit dem kurzfristigen Einsatz eines Verfahrens nach Typ B jedoch bei minimaler Behandlungsdauer durchgeführt werden mußte.

Nach dem erfindungsgemäßen Gedanken wurde das Objekt vor der eigentlichen Anwendung des Verfahrens vorab mit Feuchtigkeit beaufschlagt. Der Erfolg der Maßnahme machte eine verbesserte Vorgehensweise möglich, so daß auch längerfristige Maßnahmen mit Verfahren nach Typ B durchgeführt werden können.

In unserem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher der Nachteil des Bentonitverfahrens vermieden, indem man den zu behandelnden Beton vor der eigentlichen Sanierung sehr intensiv mit einer Sodalösung tränkt. Dieser Verfahrensschritt stellt einen deutlichen Fortschritt dar, da eine nachträgliche Verbesserung der Ionenleitfähigkeit im Beton durch die Bentonitschicht hindurch schwierig bis unmöglich ist.

Der Beton wird also zunächst mehrmals mit dieser Sodalösung besprüht, wobei bei stark mit Chloriden belasteten Bauwerken mit hohen Betondeckungen die häufige Wiederholung des Sprühvorgangs (z. B. 50mal) sinnvoll ist. So erreicht man die notwendige Durchfeuchtung des Betons und die damit verbundene erhöhte Ionenbeweglichkeit. Nach dem Befeuchtungsvorgang wird der Elektrolyt in Form der Bentonitschicht aufgebracht. Die Anode wird als Aluminiumfolie auftapeziert. Sie ist nicht im Elektrolyt selbst eingebettet und weist den Vorteil auf, sich bei hohem Stromdurchfluß selbst zu verzehren. Anschließend wird das elektrische Feld zwischen Betonbewehrung und Anode angelegt und ein Ionenstrom initiiert. Nach Beendigung der Sanierung ist die Aluminiumfolie zum großen Teil aufgezehrt. Damit entfällt der mühsame Abbau des Anodenaufbaus wie er in anderen Verfahren nötig ist. Nach dem erfolgreichen Chloridentzug wird die Betonoberfläche von Anodenmaterial und Bentonit gesäubert.

Claims (3)

1. Verfahren zur Sanierung von bewehrtem Beton durch Entzug von Chloridionen durch Anlagen einer elektrischen Spannung zwischen interner Bewehrung und extern befestigter Anode mit dazwischenliegendem Elektrolyten, gekennzeichnet durch

• a) Durchfeuchten des Betons durch Tränken mit einer elektrisch leitfähigen Lösung, welche mehrmals auf die Betonoberfläche aufgesprüht wird,
• b) Aufbringen des Elektrolyten auf die Betonoberfläche,
• c) Oberflächenauftrag der dünnen, flächigen Anode,
• d) Anlegen einer Spannung,
• e) Entfernen der Anodenreste und des Elektrolyten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Bentonit als Elektrolytmaterial eingesetzt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine dünne Aluminiumfolie auf den Elektrolyten auftapeziert wird.