DE69822605T2 - Verfahren zur Sanierung und/oder zum Schutz von Bewehrungsstahl in ausgehärtetem Beton durch Aufbringen von korrosionshemmenden Zusammensetzungen auf die Oberfläche - Google Patents

Verfahren zur Sanierung und/oder zum Schutz von Bewehrungsstahl in ausgehärtetem Beton durch Aufbringen von korrosionshemmenden Zusammensetzungen auf die Oberfläche Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft die Hemmung der Korrosion von Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet ist. Insbesondere stellt die Erfindung Zusammensetzungen und ein Verfahren zur Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von bereits korrodierendem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet ist, sowie für die schützende Korrosionshemmung von nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet und aggressiven Umgebungen ausgesetzt ist, bereit.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die begrenzte Haltbarkeit von Stahlbeton ist umfangreich dokumentiert. Korrosive Umgebungen (z. B. die Gegenwart von Chloriden), die Karbonatisierung von Betonkonstruktionen, schlechte Verarbeitung und andere Faktoren können schnell die Korrosion von Bewehrungsstahl verursachen.
  • Chloridionen in Beton können von eindringenden Enteisungssalzen, Salzwasser oder Salzen in der Luft stammen, die durch das Porennetzwerk des Betons zur Bewehrung diffundieren, sowie von verunreinigten Zuschlagsstoffen oder von verunreinigtem Mischwasser (eingegossene Chloride).
  • Kohlendioxid und andere saure Korrosionsmittel, die in der Luft vorhanden sind, reagieren mit dem freien Alkali in Beton. Im Laufe der Zeit sinkt der pH-Wert der äußersten Betonschicht, was zu einer Herabsetzung des natürlichen Schutzes des Stahls führt, der in ausgehärteten Stahlbeton eingebettet ist.
  • Normalerweise ist in Beton eingebetteter Bewehrungsstahl geschützt, da die Betondecke als Barriere fun giert und der hohe pH-Wert der Porenflüssigkeit einen passiven Zustand gewährleistet. Sowohl die Gegenwart von Chloridionen in Konzentrationen oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts als auch die Karbonatisierung können Bewehrungsstahl in einen aktivierten Zustand versetzen und führen zu Korrosionsgeschwindigkeiten, die die erwartete Nutzungsdauer von Stahlbetonkonstruktionen deutlich mindern. Tausende von Brücken und anderen Konstruktionen aus Stahlbeton müssen weltweit aufgrund der Korrosion der Stahlbewehrung repariert werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft korrosionshemmende Zusammensetzungen für die sanierende Repassivierung von korrodiertem Bewehrungsstahl, der in ausgehärteten Beton eingebettet ist, sowie für die vorbeugende, schützende Korrosionshemmung von nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in ausgehärtete Betonkonstruktionen eingebettet und korrosiven Umgebungen ausgesetzt ist. Die korrosionshemmenden Zusammensetzungen enthalten Korrosionsinhibitoren mit hohen Pufferleistungen sowie Wasser abstoßende Mittel und verursachen eine Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von korrodierendem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet ist, bzw, eine Verzögerung des Korrosionsbeginns bei nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet ist.
  • Korrosionsinhibitoren sind Verbindungen oder Zusammensetzungen, die in kleinen Konzentrationen zu einer korrosiven Umgebung hinzugegeben die Korrosionsgeschwindigkeit verlangsamen. Die Verwendung von Korrosionsinhibitoren ist weit verbreitet und gut bekannt. So werden beispielsweise Schutzsysteme auf der Grundlage von Korrosionsinhibitoren zur Begrenzung der Korrosion von Produktionseinrichtungen, wie Kühlsystemen, Förderleitungen oder Zentralheizungssystemen, verwendet. Im Handel sind verschiedene Arten von Korrosionsinhibitoren für verschiedene Anwendungen erhältlich. Korrosionsin hibitoren können in die folgenden Gruppen eingeteilt werden: anodische, oxidierende Passivatoren (z. B. Chromate, Nitrite), anodische, nicht oxidierende Passivatoren (e. g. Molybdate), kathodische Korrosionsinhibitoren (z. B. Sauerstoffaufnehmer, wie Sulfite, oder kathodische Gifte, wie Arsenate), filmbildende Inhibitoren vom Adsorptionstyp (z. B. Amine, Alkanolamine). Die filmbildenden Korrosionsinhibitoren, bei denen es sich in der Regel um organische Verbindungen handelt, stellen die größte Gruppe der Korrosionsinhibitoren dar und können anodisches, kathodisches oder ein gemischtes Verhalten zeigen.
  • Stand der Technik
  • Zum Schutz von in Beton eingebettetem Bewehrungsstahl vor Korrosion sind mehrere Verfahren vorgeschlagen worden:
  • Die internationale Patentanmeldung Nr. WO 96/22951 (Berke et al.) offenbart einen korrosionshemmenden Zuschlag für hydraulische Zementzusammensetzungen. Der Zuschlag basiert auf einem anodischen Korrosionsinhibitor, wie Calciumnitrit, und einem kathodischen Korrosionsinhibitor, wie Calciumstearat oder anderen organischen Säuren mit hohem Molekulargewicht (C17 bis C21), einschließlich deren Salze und Ester.
  • US-Patent Nr. 5,262,089 (Bobrowski et al.) offenbart einen Zuschlag zum Hemmen der chloridinduzierten Korrosion von Bewehrungsstahl in Beton. Dieser Zuschlag basiert auf einer Emulsion mit einem Ester einer ungesättigten Fettsäure, einem Tensid und einem gesättigten Fettsäureester sowie einer gesättigten Fettsäure, einer amphoteren Verbindung, einem Glycol und einer Seife; der Zuschlag wird dem Beton vor dem Anschütten zugesetzt.
  • Die internationale Patentanmeldung Nr. WO 96/27695 (Curatolo et al.) beschreibt ein Verfahren zur wirksamen Bekämpfung von chloridinduzierter Korrosion von Stahlbewehrungsgliedern in Beton durch die Zugabe eines korrosionshemmenden Zuschlags zu Frischbeton. Dieser Zuschlag umfasst i) ein oder mehrere Imprägniermittel; ii) ein oder mehrere Mono-, Di- oder Trialkanolamine und iii) wahlweise ein oder mehrere weitere korrosionshemmende Mittel, mit der Maßgabe, dass wenigstens ein Teil von i) und ii) und/oder iii) in Salzform nebeneinander im Zuschlag vorliegt, sofern das Imprägniermittel ein Salz mit ii) und/oder iii) bilden kann.
  • CH-Patent Nr. 686 368 (Buerge et al.) betrifft korrosionshemmende Zuschläge für zementhaltige Baustoffe, die Metallteile, z. B. metallische Bewehrungen, enthalten. Diese Zuschläge basieren auf Reaktionsprodukten von Aminoverbindungen mit einer oder mehreren anorganischen und/oder organischen Säuren. Die Zuschläge können Überschussmengen der Aminoverbindung und/oder nicht umgesetzte Amino- und Säureverbindungen enthalten.
  • Gemäß den vier oben angeführten Patenten werden Korrosionsinhibitoren vom Zuschlagstyp dem Beton vor dem Anschütten, und damit vor dem Härten, zugesetzt. Keines der bekannten Verfahren offenbart jedoch ein sanierendes und/oder schützendes Auftragen von korrosionshemmenden Zusammensetzungen auf die Oberfläche von ausgehärtetem Stahlbeton.
  • US-Patent Nr. 5,435,846 (Tatematsu et al.) offenbart einen Zementzuschlag zum Hemmen der Qualitätsminderung von Beton. Dieser Zementzuschlag enthält eine pulverförmige Mischung aus anorganischen Ionenaustauschern sowie wahlweise Nitritionen. Er hemmt die Alkali-Zuschlag-Reaktion und die Korrosion von Bewehrungsstahl, wodurch der Beton vor einer Qualitätsminderung geschützt wird. Außerdem wird ein Verfahren zum Hemmen oder Instandsetzen von Betonschäden offenbart, das das Eintragen oder Auftragen einer Zementzusammensetzung in einen Riss im Beton oder auf ein Betonteil umfasst, dessen Oberfläche abblättert oder beschädigt ist.
  • Dieses Verfahren zum Beschichten und/oder Ausbessern beschädigter Betonkonstruktionen mit einem zementhaltigen Material ist arbeitsaufwändig und teuer sowie (was die ausbessernde Anwendung betrifft) auf die Wiederherstellung von Betonkonstruktionen, die nicht aus Sichtbeton bestehen, beschränkt.
  • CA-Patent Nr. 1,258,473 (Martin et al.) beschreibt ein Verfahren zur Hemmung der Korrosion von Eisen- oder Stahlbewehrungen in Beton, das das Einarbeiten einer wirksamen Menge einer korrosionshemmenden Zusammensetzung mit einem wasserlöslichen Hydroxyalkylamin mit einem Molekulargewicht im Bereich von etwa 48 bis etwa 500 als Hauptbestandteil in eine Aufschlämmung des Betons umfasst. Ein weiteres Verfahren betrifft das Anschütten einer Betonaufschlämmung mit dem Hydroxyalkylamin in korrosionshemmender Nähe der Bewehrungsglieder, die in ausgehärtete Betonkonstruktionen eingebettet sind.
  • Dieses Verfahren betrifft korrosionshemmende Zusammensetzungen vom Typ Betonzuschläge. Diese korrosionshemmenden Mischungen werden vor dem Anschütten des Betons mit dem Beton vermischt, um Stahlbetonkonstruktionen entweder zu gießen oder zu reparieren. Nach dem Patent ist die Verwendung einer Lösung dieser korrosionshemmenden Zusammensetzungen zum Imprägnieren der Oberfläche von ausgehärtetem Stahlbeton nicht beabsichtigt. Außerdem haben zahlreiche Hydroxyalkylamine mit niedrigem bis mittlerem Molekulargewicht Nachteile, wie ausgeprägte ammoniakähnliche Gerüche, hohe Alkalinität und Verursachung von Korrosion.
  • US-Patent Nr. 4,609,573 (Omata et al.) beschreibt ein Verfahren zum Hemmen der Korrosion von Stahl, der in ein anorganisches Material eingebaut ist, durch Auftragen einer wässrigen Calciumnitritlösung in einem ersten Schritt, einer wässrigen Lithiumsilikatlösung in einem zweiten Schritt und wahlweise, in einem dritten Schritt, einer Zementzusammensetzung mit einer Polymerdispersion (z. B. einer Styrol-/Butadiengummidispersion) auf die Oberfläche des anorganischen Materials. Beanspruchte Korrosionsinhibitoren: ausschließlich anorganische Verbindungen, wie Calciumnitrit, Natriumnitrit, Tricalciumphosphat, Natriumchromat. Die Lösung durchdringt das anorganische Material allmählich aufgrund von Ionendiffusion.
  • Dieses Verfahren hat folgende Nachteile: Durch das Auftragen einer Schicht aus einer Polymerdispersion kann die ohnehin langsame Ionendiffusionsgeschwindigkeit der beanspruchten anorganischen Korrosionsinhibitoren weiter herabgesetzt werden. Außerdem kann sich das Aussehen der Oberflächen, die mit einem Deckanstrich mit einer Zementzusammensetzung behandelt werden, verändern (wichtig bei Fassaden aus Sichtbeton). Chromate weisen problematische Toxizitätswerte auf.
  • US-Patent Nr. 5,391,349 (Hansen) offenbart ein Verfahren zum Hemmen der Korrosion von Metallen auf Eisenbasis, die in chloridhaltigen Beton eingebettet sind, durch Trennen der Chloride vom Metall (durch Aufbringen von Wasser und Anlegen von elektrischem Strom) und anschließendes Auftragen einer Zusammensetzung, die Ammoniumcarbamat oder Ammoniumcarbonat enthält, auf den Beton. Wahlweise kann Natriumsilikat zur Lösung gegeben werden.
  • Die internationale Patentanmeldung Nr. WO 91/09153 (Hettiarachchi et al.) offenbart ein Verfahren zum Auftragen eines Korrosionsschutzmittels auf einen Bewehrungsstab in einer zementhaltigen Konstruktion.
  • Eine Elektrolytlösung mit einem Korrosionsschutzmittel wird in Kontakt mit einer Oberfläche der Konstruktion gebracht, und das Mittel wird mithilfe eines elektrischen Feldes in und durch die Konstruktion gezogen und kommt mit dem eingebetteten Bewehrungsstab in Berührung. Aus diesem Grund muss eine elektrische Verbindung zwischen einer ersten Elektrode, die in Kontakt mit der Lösung angeordnet ist, und einer zweiten Elektrode hergestellt werden. Die zweite Elektrode muss in der Konstruktion angeordnet sein und kann den Bewehrungsstab umfassen. Das Korrosionsschutzmittel ist ausgewählt aus den Gruppen der Tetraalkylphosphoniumverbindungen, Nitrite oder Molybdate.
  • Die EP-Patentanmeldung Nr. 0 723 947 A1 (Guerin) betrifft ein Verfahren zum Sanieren und Schutz von Stahlbeton. Lösungen alkalischer Elektrolyte, die wahlweise eine hydrophile Verbindung und/oder ein Tensid enthalten, werden in Behälter gefüllt, die auf der Oberfläche einer Betonkonstruktion angebracht werden. Zwischen externen Elektroden in den Behältern und dem in Beton eingebetteten Bewehrungsstahl wird eine elektrische Verbindung hergestellt. Die Elektrolyte wandern aufgrund der osmotischen Diffusion in Richtung der Bewehrung.
  • Nachteil der vorstehend genannten drei Verfahren: Es müssen Behälter mit Gegenelektroden installiert werden, was an strukturierten Betonoberflächen schwierig durchzuführen sowie arbeitsaufwändig und teuer ist. Außerdem können Behandlungen gemäß diesen Verfahren unerwünschte Ausblühungen verursachen. Das Verfahren nach EP-Patentanmeldung Nr. 0 723 947 A1 verursacht eine Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit der Bewehrung durch erneute Alkalisierung, nutzt aber nicht die vorteilhafte korrosionshemmende Wirkung, die durch die Zugabe eines Korrosionsinhibitors gegeben ist.
  • US-Patent Nr. 5,326,529 (Miksic et al.) beschreibt ein Verfahren zum Hemmen der Korrosion von Metallbewehrungen, die in ausgehärteten Beton eingebettet sind. Das Verfahren umfasst die Bereitstellung einer Vielzahl von von außen zugänglichen, einheitlich verteilten Öffnungen im Beton. In jeder dieser Öffnungen wird ein Behälter mit einer durchlässigen Wandstruktur, der ein Adsorptionsmaterial sowie einen wandernden Korrosionsinhibitor enthält, angeordnet. Die durchlässige Wandstruktur der Behälter ermöglicht, dass der Korrosionsinhibitor den Behälter verlassen und durch den Beton zu den Bewehrungsstäben wandern kann, wodurch die Korrosion gehemmt wird.
  • EP-Patent Nr. 0 305 393 B1 (Banks) betrifft ein Verfahren zum Hemmen der Korrosion von porösen Bewehrungskonstruktionen durch Einbeziehen eines Dampfphasen-Korrosionsinhibitors in den Beton, dadurch gekennzeichnet, dass der Inhibitor während oder nach deren Bildung in die Struktur eingeführt und selektiv neben oder in Berührung mit der Bewehrung angeordnet wird, um zu bewirken, dass der Inhibitor durch die Konstruktion hindurch und insbesondere entlang einer Grenzfläche zwischen dem Konstruktionsmaterial und der Bewehrung wandert.
  • Die letzteren beiden Verfahren haben einen gemeinsamen Nachteil: Vor der Behandlung einer ausgehärteten Betonkonstruktion nach diesen Verfahren muss eine große Anzahl Löcher in die Oberfläche der Betonkonstruktion gebohrt werden, was sowohl arbeitsaufwändig und teuer ist als auch negative Auswirkungen hinsichtlich des Aussehens von Sichtbetonfassaden hat.
  • US-Patent Nr. 5,071,579 (Johnston et al.) beschreibt korrosionshemmende Systeme, die wenigstens eine der folgenden Verbindungen umfassen: Natriumfluorphosphat und ein wasserlösliches Salz eines Alkyl- und/oder Aminoalkyl- und/oder N-Hydroxyalkylphosphonsäurederivats.
  • Die Erfindung offenbart auch Enteisungsmittel, Farben und andere Korrosionsinhibitoren in verschiedenen Trägern.
  • US-Patent Nr. 4,092,109 (Rosenberg et al.) offenbart Verfahren zum Schutz von Metallkonstruktionen in Brückenfahrbahnen aus hydraulischem Zement vor Korrosion, die das Aufbringen eines aus Calciumnitrit bestehenden Mittels auf die Brückenfahrbahn bzw. auf die Verbindung der Metallkonstruktion und der Brückenfahrbahn umfassen.
  • US-Patent Nr. 5,422,141 (Hoopes et al.) offenbart eine sanierende Lösung zum Verhindern oder Verzögern der Ausbreitung von Korrosion in Metallbewehrungen in Beton, umfassend
    • a) ein oder mehrere korrosionshemmende Mittel, ausgewählt aus verschiedenen Chemikaliengruppen (z. B. Nitrite) und
    • b) eine die Imprägnierung erhöhende Menge penetrationsverbessernder Mittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus C1- bis C20-Alkoholen, Alkalimetallsalzen der Gluconsäure, alkylsubstituierten Benzolverbindungen und Mischungen davon.
  • Aus der Literatur geht hervor, dass eine Unterdosierung des anodischen Korrosionsinhibitors Nitrit in Stahlbeton, der mit Chloriden verunreinigt ist, die gegenteilige, unerwünschte Wirkung einer Korrosionsförderung der Eisenbewehrung verursachen kann.
  • Alle bekannten Verfahren weisen wenigstens einen der folgenden Nachteile auf:
    • – Sie umfassen korrosionshemmende Zusammensetzungen, die nur zu Frischbeton gegeben werden können.
    • – Sie verlangen das Bohren einer Vielzahl von Löchern in die Betonoberfläche.
    • – Sie verlangen den Einbau von Hilfsgeräten, wie Elektroden, Behältern.
    • – Sie sind arbeitsaufwändig und somit teuer.
    • – Sie verlangen das Anlegen von elektrischem Strom.
    • – Sie umfassen anorganische Korrosionsinhibitoren, die nur begrenzte Diffusionsgeschwindigkeiten aufweisen.
    • – Sie bergen das inhärente Risiko, unerwünschte Ausblühungen zu verursachen.
    • – Sie sind nicht besonders für die Sanierung strukturierter Betonoberflächen oder Sichtbetonfassaden geeignet.
  • Keines der bekannten Verfahren offenbart jedoch eine sanierende und/oder schützende Korrosionshemmung von Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet ist, durch Auftragen einer wässrigen korrosionshemmenden Zusammensetzung, die korrosionshemmende Verbindungen und Wasser abstoßende Mittel auf der Grundlage von Organosilikonen umfasst, auf die Oberfläche der Betonkonstruktion, die neben der verbesserten Korrosionsschutzwirkung die folgenden weiteren Vorteile aufweist:
    • – nicht arbeitsaufwändig,
    • – implizit mäßige Gesamtkosten der sanierenden Behandlung,
    • – implizit einfaches Auftragen, selbst auf strukturierte Betonoberflächen,
    • – kein Einfluss auf das Aussehen der Betonoberfläche.
  • Beschreibung der Erfindung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war somit die Bereitstellung neuer Zusammensetzungen, die zur Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von bereits korrodierendem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet ist, sowie für die schützende Korrosionshemmung von nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet und aggressiven Umgebungen ausgesetzt ist, geeignet sind, wobei die Zusammensetzungen nicht die vorstehend genannten Nachteile aufweisen.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Bereitstellung eines neuen Verfahrens zur Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von bereits korrodierendem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet ist, sowie für die schützende Korrosionshemmung von nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet und aggressiven Umgebungen ausgesetzt ist.
  • Eine letzte Aufgabe der vorliegenden Erfindung war die Verwendung neuer Verbindungen auf der Grundlage von Amino- und/oder Hydroxyalkylaminoverbindung(en) für ein Verfahren zur Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von bereits korrodierendem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet ist, sowie für die schützende Korrosionshemmung von nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet und aggressiven Umgebungen ausgesetzt ist.
  • Die vorstehend genannten Aufgaben wurden gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Weitere Aspekte der Erfindung können aus der Beschreibung abgeleitet werden.
  • Die erfindungsgemäßen wässrigen korrosionshemmenden Zusammensetzungen umfassen somit die in Anspruch 1 definierten Komponenten.
  • Durch Mischen der wässrigen korrosionshemmenden Zusammensetzung, die aus den Komponenten a) und b) besteht, mit der Komponente c) kann ein zusätzlicher Schutz vor Regenwasser und/oder Meerwasser und/oder dem Eindringen von korrosiven Chemikalien erzielt werden.
  • Der ausgehärtete Beton, insbesondere die äußerste(n) Schicht(en) des ausgehärteten Betons in enger Nachbarschaft zu den äußersten Teilen der Bewehrung können in jedem beliebigen Umfang karbonatisiert oder nicht karbonatisiert sein und/oder Chloridionen enthalten.
  • Die offenbarten wässrigen, auf die Oberfläche aufgetragenen, korrosionshemmenden Imprägnierungen zeichnen sich durch die Fähigkeit aus, die Korrosionsgeschwindigkeiten von korrodiertem in ausgehärteten Beton eingebettetem Bewehrungsstahl aufgrund ihrer korrosionshemmenden Wirkung sowie, im Falle von karbonatisiertem Stahlbeton, durch erneute Alkalisierung des karbonatisierten Stahlbetons aufgrund ihrer Alkalinität und ihrer hohen Pufferleistungen zu reduzieren. Außerdem kann die Korrosionsgeschwindigkeit von Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet ist, welche Feuchtigkeit, Regen und/oder Meerwasser ausgesetzt ist, aufgrund der Wasser abstoßenden Wirkung der Organosilikonverbindung(en), die in die Imprägnierungen eingemischt ist/sind, weiter herabgesetzt werden.
  • Die sorgfältige Auswahl der Amino- und/oder Hydroxyalkylaminoverbindungen und der anorganischen Säureverbindungen und/oder der Carbonsäureverbindungen ermöglicht die Formulierung von korrosionshemmenden Imprägnierungen mit hohen Pufferleistungen. Beim Auftragen auf die Oberfläche einer karbonatisierten ausgehärteten Stahlbetonkonstruktion sind die korrosionshemmenden Zusammensetzungen imstande, den pH-Wert der Porenflüssigkeit des Betons in der Nähe des Bewehrungsstahls auf einen Wert zu erhöhen, bei dem die Korrosionsgeschwindigkeit deutlich reduziert ist.
  • Amine und Alkanolamine und deren Salze haben aufgrund ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften das einmalige Merkmal, sich über eine erhebliche Distanz in ausgehärtetem Stahlbeton zu bewegen. Ihre Wechselwirkungen mit dem in Beton eingebetteten Bewehrungsstahl führen zu einem Schutz des Bewehrungsstahls.
  • Vorzugsweise werden Kombinationen von schnell und langsam eindringenden korrosionshemmenden Verbindungen gewählt, was den Vorteil hat, einen schnellen Wirkungseinsatz mit einer langen Nutzungsdauer zu verbinden. Somit umfasst die korrosionshemmende Zusammensetzung vorzugsweise wenigstens zwei korrosionshemmende Verbindungen, wenigstens eine, die relativ schnell eindringt, und wenigstens eine andere, die unter den an Baustellen anzutreffenden Bedingungen relativ langsam eindringt.
  • Erfindungsgemäß hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass durch eine Kombination von bestimmten Amino- und/oder Hydroxyalkylaminoverbindungen mit einigen anorganischen Säuren und/oder deren Derivaten und/oder Carbonsäuren nicht nur eine Korrosionshemmung von nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in ausgehärteten Beton eingebettet ist, erreicht wird, sondern auch die Korrosionsgeschwindigkeit von bereits korrodiertem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Be tonkonstruktion eingebettet ist, erheblich reduziert werden kann. Eine weitere Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit kann durch die Zugabe von auf Wasser basierenden oder wasserverdünnbaren, Wasser abstoßenden Mitteln auf der Basis von Organosilikonen zu dieser Zusammensetzung erreicht werden.
  • Vorzugsweise ist/sind die Amino- und/oder Hydroxyalkylaminoverbindung(en) von Komponente a) erfindungsgemäß ausgewählt aus der Gruppe, die Folgendes umfasst:
    Amine:
    Typ
    Figure 00140001
    R1 = H oder C1- bis C6-Alkyl oder Cyclohexyl
    R2 = H oder C1- bis C4-Alkyl
    R3 = C2- bis C3-Alkyl
    Beispiele:
    3-(Dimethylamino)propylamin
    3-(Diethylamino)propylamin
    Typ
    Figure 00140002
    R4 = H oder C1- bis C6-Alkyl oder Cyclohexyl
    R5 = H oder C1- bis C4-Alkyl
    Beispiele:
    Cyclohexylamin
    N-Methylcyclohexylamin
    Alkanolamine:
    Typ
    Figure 00140003
    R6 = H oder C1- bis C4-Alkyl oder 2-Aminoethyl
    R7 = H oder C1- bis C4-Alkyl
    R8 = C2- bis C3-Alkyl
    Beispiele:
    2-Amino-2-methyl-1-propanol
    2-(Butylamino)ethanol
    Figure 00150001
    R9 = H oder C1- bis C4-Alkyl oder 2-Hydroxyethyl oder 2-Hydroxypropyl
    R10 = C2- bis C3-Alkyl
    R11 = C2- bis C3-Alkyl
    Beispiele:
    1,1-(Methylimino)bis-2-propanol
    2,2'-(Butylimino)bisethanol
  • Die am meisten bevorzugten Amino- und/oder Hydroxyalkylaminoverbindungen sind ausgewählt aus der Gruppe, die Folgendes umfasst:
    3-(Methylamino)propylamin
    3-(Dimethylamino)propylamin
    3-(Diethylamino)propylamin
    Cyclohexanamin
    N-Methylcyclohexylamin
    N-Ethylcyclohexylamin
    2-[(2-Aminoethyl)amino]ethanol
    1-Amino-2-propanol
    1-(Methylamino)-2-propanol
    1-(Dimethylamino)-2-propanol
    1-(Ethylamino)-2-propanol
    1-(Cyclohexylamino)-2-propanol
    3-Amino-1-propanol
    2-Aminoethanol
    2-(Methylamino)ethanol
    2-(Dimethylamino)ethanol
    2-(Ethylamino)ethanol
    2-(Diethylamino)ethanol
    2-(Butylamino)ethanol
    2-[(1,1-Dimethylethyl)amino]ethanol
    2-(Cyclohexylamino)ethanol
    1,1'-Iminobis-2-propanol
    2,2'-Iminobisethanol
    2,2'-(Methylimino)bisethanol
    1,1'-(Methylimino)bis-2-propanol
    2,2'-(Butylimino)bisethanol
    2,2'-[(1,1-Dimethylethyl)imino]bisethanol
    1,1',1''-Nitrilotris-2-propanol
    2,2',2''-Nitrilotrisethanol
  • Die anorganische(n) Säure(n) und/oder Derivate davon und/oder die Carbonsäure(n) von Komponente a) ist/sind erfindungsgemäß ausgewählt aus:
    Anorganischen Säuren:
    Carbonsäure, Monoalkalimetallsalze Orthophosphorsäure und deren Derivate, einschließlich deren Monoalkalimetallsalze Monofluorphosphorsäure Glycerolphosphorsäure Diphosphorsäure, einschließlich deren Dialkalimetallsalze
    Beispiele:
    Natriumhydrogencarbonat
    Natriumdihydrogenorthophosphat
    Carbonsäuren:
    Typ R12-COOH R12 = C6- bis C8-Alkyl
    Beispiele:
    2-Ethylhexansäure
    Octansäure
    und Hexansäure
    Typ
    Figure 00170001
    R13 = H oder C1- bis C4-Alkyl oder -OH oder -NO2
    Beispiele:
    4-Nitrobenzoesäure
    4-(1-Methylethyl)benzoesäure
    Typ HOOC-R14-COOH R14 = C6- bis C8-Alkylen
    Beispiele:
    1,6-Hexandicarbonsäure
    1,8-Octandicarbonsäure
  • Die am meisten bevorzugte(n) anorganische(n) Säure(n) und/oder Derivate davon und/oder Carbonsäure(n) und/oder Derivate davon von Komponente a) sind ausgewählt aus der Gruppe, die Folgendes umfasst:
    Natriumhydrogencarbonat
    Kaliumhydrogencarbonat
    Orthophosphorsäure
    Natriumdihydrogenphosphat
    Kaliumdihydrogenphosphat
    Diphosphorsäure
    Natriumdihydrogendiphosphat
    Kaliumdihydrogendiphosphat
    Monofluorphosphorsäure
    n-Hexansäure
    n-Heptansäure
    n-Octansäure
    n-Nonansäure
    2-Ethylhexansäure
    Isooctansäure
    1,6-Hexandicarbonsäure
    1,8-Octandicarbonsäure
    Glycerolphosphorsäure
    Glucosemonocarbonsäure
    Benzoesäure
    2-Hydroxybenzoesäure
    4-Hydroxybenzoesäure
    4-Nitrobenzoesäure
    4-Methylbenzoesäure
    4-(1-Methylethyl)benzoesäure
    4-(1,1-Dimethylethyl)benzoesäure
  • Geeignete Mengen von Komponente a) liegen erfindungsgemäß zwischen 8,0 und 80,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 25 und 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wässrigen korrosionshemmenden Zusammensetzung.
  • Die Tenside von Komponente b) sind erfindungsgemäß ausgewählt aus der Gruppe, die Folgendes umfasst:
    N-(C8- bis C22-Acyl)sarkosin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz, vorzugsweise N-Lauroylsarkosin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz und/oder
    N-Cocoylsarkosin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz und/oder
    N-Oleylsarkosin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz,
    N-(C8- bis C22-Acyl)-β-alanin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz, vorzugsweise N-Lauroyl-β-alanin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz und/oder
    N-Cocoyl-β-alanin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz und/oder
    N-Oleyl-β-alanin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz
    C8- bis C22-Fettsäuremonoethanolamid
    C8- bis C22-Fettsäurediethanolamid
    1-(C6- bis C12-Alkyl)-2-pyrrolidinon, vorzugsweise 1-Octyl-2-pyrrolidinon und/oder 1-Dodecyl-2-pyrrolidinon
    Fluortenside
    Beispiele:
    N-Oleylsarkosin, Natriumsalz
    1-Octyl-2-pyrrolidinon
  • Die Alkanolammoniumsalze des/der entsprechenden Tensids/e basieren auf Alkanolaminen, ausgewählt aus 2-Aminoethanol, 2-(Methylamino)ethanol, 2-(Butylamino)ethanol, 2,2'-Iminobisethanol, 2,2',2''-Nitrilotrisethanol.
  • Geeignete Mengen der Tenside von Komponente b) liegen erfindungsgemäß zwischen 0,05 und 10,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wässrigen korrosionshemmenden Zusammensetzung.
  • Die auf Wasser basierende(n) oder wasserverdünnbare(n) Organosilikonverbindung(en) ist/sind erfindungsgemäß ausgewählt aus:
    • – Silanen
    • – Alkylalkoxysilanen der allgemeinen Formel R15-Si-(OR16)3 R15 = C4- bis C16-Alkyl R16 = C1- bis C3-Alkyl
    • – oligomeren Siloxanen und deren Derivaten
    • – Alkalisilikonaten
  • Geeignete Mengen des Wasser abstoßenden Mittels von Komponente c), d. h. der Organosilikonverbindung(en), liegen erfindungsgemäß zwischen ungefähr 0,1 und 50,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,0 und 20,0 Gew.-% und besonders bevorzugt 5,0 bis 15,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wässrigen korrosionshemmenden Zusammensetzung.
  • Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können, falls erwünscht, weitere Komponenten, wie biozide Mittel, Stabilisatoren usw. enthalten.
  • Die offenbarten korrosionshemmenden Zusammensetzungen zeigen eine schnelle Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von korrodierendem Bewehrungsstahl sowie hervorragende korrosionshemmende Eigenschaften, wodurch der Schutz von in ausgehärtetem Beton eingebettetem Bewehrungsstahl gesichert und damit die erwartete Nutzungsdauer solcher Betonkonstruktionen gewährleistet ist. Außerdem beinhaltet das Auftragen der korrosionshemmenden Zusammensetzungen auf ausgehärteten Stahlbeton die folgenden Vorteile:
    • – nicht arbeitsaufwändig
    • – mäßige Gesamtkosten für die sanierende Behandlung
    • – einfaches Auftragen selbst auf strukturierte Betonoberflächen
    • – kein Einfluss auf das Aussehen der Betonoberfläche
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein neues, Verfahren zur sanierenden Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von korrodiertem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Stahlbetonkonstruktion eingebettet ist, sowie für die vorbeugende, schützende Korrosionshemmung von nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Stahlbetonkonstruktion eingebettet ist, durch Imprägnieren der Oberfläche der Betonkonstruktion mit den neuen, wässrigen korrosionshemmenden Zusammensetzungen wie vorstehend beschrieben.
  • Gemäß diesem neuen Verfahren wird eine Lösung und/oder eine Emulsion und/oder eine Mikroemulsion, die die Komponenten der Zusammensetzung nach Anspruch 1 umfasst, auf die ausgehärtete Stahlbetonkonstruktion aufgetragen, wobei die Lösung und/oder eine Emulsion und/oder eine Mikroemulsion in das Betonmaterial eindringt, um die Stahlbewehrungen zu erreichen.
  • In Situationen, in denen der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebetteter Bewehrungsstahl korrodiert oder korrosionsgefährdet ist, ist es wünschenswert, eine korrosionshemmende Zusammensetzung verfügbar zu haben, die auf die Oberfläche der Betonkonstruktion aufgetragen werden kann und anschließend nach innen eindringt, um den Bewehrungsstahl zu schützen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Verbesserung eines vorhandenen korrosionshemmenden Schutzes von Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Betonkonstruktion eingebettet ist, welche Korrosionsinhibitoren enthält, die dem Beton zum Zeitpunkt des Gießens des Betons als Zuschlag zugegeben wurden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform werden in einem ersten Schritt eine oder mehrere Schichten der wässrigen korrosionshemmenden Zusammensetzung, die aus den Komponenten a) und b) besteht, als Vorbehandlung auf die Oberfläche einer ausgehärteten Stahlbetonkonstruktion aufgetragen. In einem zweiten Schritt werden anschließend eine oder mehrere Schichten einer Zusammensetzung aus den Komponenten a), b) und c) auf denselben, bereits behandelten Oberflächenbereich aufgetragen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden in einem ersten Schritt eine oder mehrere Schichten der wässrigen korrosionshemmenden Zusammensetzung, die aus den Komponenten a) und b) besteht, als Vorbehandlung auf die Oberfläche einer ausgehärteten Stahlbetonkonstruktion aufgetragen, gefolgt von einer Imprägnierung, die in Form einer oder mehrerer Schichten aus der Komponente c) durchgeführt wird.
  • Nach der offenbarten, auf die Oberfläche aufgetragenen Behandlung dringen die korrosionshemmenden Verbindungen in den Beton ein und adsorbieren chemisch an der Oberfläche von sowohl korrodierendem als auch nicht korrodiertem Bewehrungsstahl. Die Eindringgeschwindigkeiten der korrosionshemmenden Verbindungen sind ausreichend, um eine Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von korrodiertem Bewehrungsstahl herbeizuführen und nicht korrodierten Bewehrungsstahl über längere Zeiträume zu schützen.
  • Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die korrosionshemmende Lösung oder Emulsion oder Mikroemulsion in mehreren Schichten mit einer Bürste, einem Farbroller oder einer Sprühvorrichtung in einer Gesamtmenge von 200–2000 g/m2, bevorzugt 300–1000 g/m2, auf die Betonoberfläche aufgetragen.
  • Ein letzter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung der vorstehend beschriebenen neuen Zusammensetzungen zur sanierenden Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von korrodiertem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Stahlbetonkonstruktion eingebettet ist, sowie für die vorbeugende, schützende Korrosionshemmung von nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in eine ausgehärtete Stahlbetonkonstruktion eingebettet ist, durch Imprägnieren der ausgehärteten Stahlbetonkonstruktion.
  • Die folgenden Beispiele I–V zeigen, dass derartige Zusammensetzungen imstande sind, die Korrosionsgeschwindigkeit von korrodierendem Bewehrungsstahl auf einen vernachlässigbar kleinen Wert zu reduzieren (Repassivierungswirkung) und nicht korrodierten Stahl vor Korrosion zu schützen. Sie sind hier aufgenommen, um die Erfindung zu veranschaulichen, und nicht, auf welche Weise auch immer, als Begrenzung des Schutzumfangs der Erfindung gedacht. Alle Prozentangaben der Komponenten sind, wenn nichts anderes angegeben, auf das Gewicht bezogen.
  • Beispiele
  • In den folgenden Beispielen wird die Wirkung der erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Zusammensetzungen Nr. I–V auf Bewehrungsstahl erläutert.
  • Zur Durchführung der Versuche wurden die folgenden korrosionshemmenden Zusammensetzungen verwendet:
  • Tabelle 1
    Figure 00240001
  • Beispiel I
  • In diesem Beispiel wurde die Wirkung der erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Zusammensetzung Nr. I im Vergleich zu der von 1-Amino-2-propanol auf Weichstahlproben mithilfe von potentiodynamischen Polarisationsmessungen untersucht, die in wässrigen chloridhaltigen Lösungen durchgeführt wurden. Die Messungen wurden unter Verwendung eines Potentiostats/Galvanostats mit Scan-Option und einer Camec-II-Station durchgeführt.
  • Versuchsbedingungen:
    Umax +/– 5 V, vu = 1–8350 mV/min
    • – Arbeitselektroden: polierte Stahlplatten (Weichstahl ST 37)
    • – 10 mV/s
    • – Konzentration der korrosionshemmenden Verbindungen: 2,0% bezogen auf die Feststoffe
  • Die Versuchslösung wurde weder gerührt noch entgast. Die Elektrode wurde eine Stunde lang bei i = 0,0 mA/cm2 konditioniert, wonach die Polarisation begann.
  • Versuchsdauer: 1 Stunde; imax = 0,5 mA/cm2, jo und ju stromabhängig (imax = 30–50 mA)
  • Nach einer weiteren 30-minütigen Konditionierung bei i = 0,0 mA/cm2 wurden die cyclovoltamperemetrischen Messungen in kathodischer Richtung 30 Minuten lang durchgeführt.
  • Tabelle 2
    Figure 00250001
  • Wie aus den Daten von Tabelle 2 hervorgeht, zeigt Zusammensetzung Nr. I eine deutlich bessere Leistung als 1-Amino-2-propanol und die Kontrolle mit positiveren Werten für sowohl das Lochfraß- als auch das Repassivierungspotenzial.
  • Beispiel II
  • In den folgenden drei Beispielen IIA–IIC wird die Wirkung der korrosionshemmenden Zusammensetzungen Nr. II, Nr. III bzw. Nr. IV bei vorkorrodiertem Bewehrungsstahl erläutert.
  • Stücke von Bewehrungsstäben in Baustellenqualität wurden in einer 30%-igen Natriumchloridlösung mit einem Potenzial von ungefähr –500 mV gegen eine Silber-/Silberchlorid-Halbzelle (SSE) korrodiert. Die korrodierten Proben wurden mit Leitungswasser gespült und anschließend in die wässrigen Versuchslösungen mit jeweils unterschiedlichem Anfangs-pH und 0,000 bzw. 0,001 bzw. 0,010 Mol pro Liter Natriumchlorid eingetaucht.
  • Nach Bestimmung des erreichten Korrosionspotenzials gegen SSE wurden jeweils 2,0 Gew.-% der erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Zusammensetzungen Nr. II, Nr. III bzw. Nr. IV in die Versuchslösungen eingebracht. Anschließend wurden die Potenziale der Versuchsproben gegen SSE in Abhängigkeit von der Zeit gemessen und die erhaltenen Potenzialverschiebungen ermittelt.
  • Beispiel IIA
  • Dieses Beispiel zeigt die Wirkung der erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Zusammensetzung Nr. II bei vorkorrodiertem Bewehrungsstahl im Vergleich mit der von 2-Aminoethanol- bzw. Kontrollproben (Temperatur: 25°C; Dosierung der korrosionshemmenden Zusammensetzung Nr. II bzw. von 2-Aminoethanol (Lösung, 30 Gew.-%): 2,0 Gew.-%).
  • Tabelle 3
    Figure 00270001
  • Beispiel IIB
  • Dieses Beispiel zeigt die Wirkung der erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Zusammensetzung Nr. III bei vorkorrodiertem Bewehrungsstahl im Vergleich mit der von 1-Amino-2-propanol- bzw. Kontrollproben (Temperatur: 25°C; Dosierung der korrosionshemmenden Zusammensetzung Nr. III bzw. von 1-Amino-2-propanol (Lösung, 30 Gew.-%). 2,0 Gew.-%).
  • Tabelle 4
    Figure 00280001
  • Beispiel IIC
  • Dieses Beispiel zeigt die Wirkung der erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Zusammensetzung Nr. IV bei vorkorrodiertem Bewehrungsstahl im Vergleich mit der von 3-(Diethylamino)propylamin- bzw. Kontrollproben (Temperatur: 25°C; Dosierung der korrosionshemmenden Zusammensetzung Nr. IV bzw. von 3-(diethylamino)propylamin (Lösung, 30 Gew.-%): 2,0 Gew.-%).
  • Tabelle 5
    Figure 00290001
  • Wie aus den Daten in Tabelle 3 bis 5 hervorgeht, verursachen die Zusammensetzungen Nr. II, Nr. III sowie Nr. IV, verglichen mit sowohl den jeweiligen Aminoverbindungen alleine als auch den Kontrollproben, wesentlich höhere Potenzialverschiebungen der Proben aus vorkorrodiertem Bewehrungsstahl in Richtung der positiveren Werte.
  • Beispiel III
  • Dieses Beispiel zeigt die korrosionshemmende Wirkung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen Nr. I und Nr. II sowie einer erfindungsgemäßen Mischung aus Zusammensetzung Nr. I und einer Organosilikonverbindung bei in ausgehärteten Stahlbeton eingebettetem Bewehrungsstahl. 550 g/m2 von Zusammensetzung Nr. I bzw. II bzw. einer Mischung aus 85 Gew.-% Zusammensetzung Nr. I + 15 Gew.-% einer wässrigen Emulsion aus Wasser absto ßenden Mitteln auf Organosilikonbasis wurden mit einem Farbroller erfindungsgemäß auf karbonatisierte Betonplatten mit korrodierten Bewehrungsstäben aufgetragen (durchschnittliche Karbonatisierungstiefe: 25 mm; durchschnittliche Betondecke: 17 mm; Chloridkonzentration: 22 ppm; Lagerung der Versuchsproben während der Versuchsdauer: bewittert).
  • Tabelle 6
    Figure 00300001
  • Wie aus den Daten in Tabelle 6 hervorgeht, verursachten die Zusammensetzungen Nr. I und Nr. II sowie eine Mischung aus 85 Gew.-% Zusammensetzung Nr. I + 15 Gew.-% Organosilikonemulsion (30 Gew.-%) erhebliche Reduktionen der Korrosionsgeschwindigkeiten des in karbonatisierten Beton eingebetteten Bewehrungsstahls. Nach 17 Monaten bewitterter Lagerung der Proben betrugen die durchschnittlichen Korrosionsgeschwindigkeiten 42% [Zusammensetzung Nr. II], 38% [Zusammensetzung Nr. I] bzw. 31% [85 Gew.-% Zusammensetzung Nr. I + 15 Gew.-% Organosilikonemulsion (30 Gew.-%) bezogen auf die entsprechenden durchschnittlichen anfänglichen Korrosionsgeschwindigkeiten, wohingegen die durchschnittliche Korrosionsgeschwindigkeit der Kontrolle auf 108% des entsprechenden durchschnittlichen Anfangswerts anstieg. Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, dass die Leistung der Korrosionsinhibitoren durch die Mischung mit Organosilikonverbindungen weiter verbessert werden kann.
  • Beispiel IV
  • Dieses Beispiel zeigt die erfindungsgemäße Wirkung der korrosionshemmenden Zusammensetzung Nr. III bei korrodiertem Bewehrungsstahl, der in ausgehärteten Stahlbeton eingebettet ist. 600 g/m2 Zusammensetzung Nr. III wurden mit einem Farbroller auf korrodierte karbonatisierte Betonplatten mit Chloriden aufgetragen (durchschnittliche Betondecke: 25–38 mm; durchschnittliche Karbonatisierungstiefe: 31 mm; durchschnittlicher Chlo ridgehalt, bezogen auf das Zementgewicht: 0,74%; rel. Feuchte während der Versuchsdauer: 50–90%).
  • Tabelle 7
    Figure 00320001
  • Wie aus den Daten in Tabelle 7 hervorgeht, verursachte Zusammensetzung Nr. III nach einer Versuchsdauer von 15 Monaten eine durchschnittliche Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeiten der in ausgehärteten Beton eingebetteten Stahlbewehrungen auf ungefähr 46% der durchschnittlichen anfänglichen Korrosionsgeschwindigkeit, wohingegen die durchschnittliche Korrosionsgeschwindigkeit der Kontrolle auf 104% des entsprechenden durchschnittlichen Anfangswerts anstieg.
  • Beispiel V
  • Das folgende Beispiel illustriert den Einfluss der erfindungsgemäßen korrosionshemmenden Zusammensetzung Nr. V auf die Korrosionsgeschwindigkeit von korrodier tem Bewehrungsstahl, der in Stahlbetonplatten eingebettet ist. Die zu behandelnde Betonoberfläche wurde mit einem Hochdruck-Wasserstrahl gewaschen. Nach dem Trocknen wurden 450 g/m2 Zusammensetzung Nr. V mit einem Farbroller auf die Oberfläche der karbonatisierten Betonplatten aufgetragen. Lagerung der Versuchsproben während der Versuchsdauer: bewittert.
  • Tabelle 8
    Figure 00330001
  • Wie aus den Daten in Tabelle 8 hervorgeht, verursachte Zusammensetzung Nr. V nach einer Versuchsdauer von 10 Monaten eine durchschnittliche Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeiten der in ausgehärteten Beton eingebetteten Stahlbewehrungen auf ungefähr 40% der durchschnittlichen anfänglichen Korrosionsgeschwindigkeit, wohingegen die durchschnittliche Korrosionsgeschwindigkeit der Kontrolle auf 108% des entsprechenden durchschnittlichen Anfangswerts anstieg.

Claims (17)

  1. Zusammensetzung zur sanierenden Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von korrodiertem Bewehrungsstahl, der in ausgehärteten Stahlbeton eingebettet ist, sowie für die vorbeugende, schützende Korrosionshemmung von nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in ausgehärteten Stahlbeton eingebettet ist, durch Imprägnieren des ausgehärteten Stahlbetons, wobei die korrosionshemmende Zusammensetzung eine wässrige Lösung und/oder Emulsion und/oder Mikroemulsion aus Folgendem umfasst a) einer oder mehreren Amino- und/oder Hydroxyalkylaminverbindungen, die teilweise oder vollständig mit einer oder mehreren Säuren und/oder deren Derivaten in einer Menge neutralisiert sind, die zur Hemmung der Korrosion des Bewehrungsstahls ausreicht, wobei die Säuren ausgewählt sind aus – Carbonsäure, Monoalkalimetallsalze – Orthophosphorsäure und deren Derivate, einschließlich deren Monoalkalimetallsalze – Monofluorphosphorsäure – Glycerolphosphorsäure – Diphosphorsäure, einschließlich deren Dialkalimetallsalze – Hexansäure – R12-COOH, worin R12 = C6- bis C8-Alkyl –
    Figure 00340001
    worin R13 = H oder C1- bis C4-Alkyl oder -OH oder -NO2 – HOOC-R14-COOH, worin R14 = C6- bis C8-Alkylen b) einer oder mehreren oberflächenaktiven Verbindungen, die durch Veränderung der Oberflächenspannung für eine verstärkte Benetzungs- und Durchdringungsfähigkeit sorgen, und c) gegebenenfalls einem oder mehreren auf Wasser basierenden oder wasserverdünnbaren, Wasser abstoßenden Mitteln, ausgewählt aus der Gruppe der Organosilikone.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Komponente a) ungefähr 8,0 Gew.-% bis 80,0 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 25,0 Gew.-% bis 50,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Lösung oder Emulsion oder Mikroemulsion, darstellt.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Komponente b) ungefähr 0,05 Gew.-% bis 10,0 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 0,5 Gew.-% bis 5,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Lösung oder Emulsion oder Mikroemulsion, darstellt.
  4. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Komponente c) ungefähr 0,1 Gew.-% bis 50,0 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 1,0 Gew.-% bis 20,0 Gew.-% und besonders bevorzugt ungefähr 5,0 bis 15,0 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Lösung oder Emulsion oder Mikroemulsion, darstellt.
  5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Amino- und/oder Hydroxyalkylaminoverbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 3-(Methylamino)propylamin 3-(Dimethylamino)propylamin 3-(Diethylamino)propylamin Cyclohexylamin N-Methylcyclohexylamin N-Ethylcyclohexylamin 2-[(2-Aminoethyl)amino]ethanol 1-Amino-2-propanol 1-(Methylamino)-2-propanol 1-(Dimethylamino)-2-propanol 1-(Ethylamino)-2-propanol 1-(Cyclohexylamino)-2-propanol 3-Amino-1-propanol 2-Aminoethanol 2-(Methylamino)ethanol 2-(Dimethylamino)ethanol 2-(Ethylamino)ethanol 2-(Diethylamino)ethanol 2-(Butylamino)ethanol 2-[(1,1-Dimethylethyl)amino]ethanol 2-(Cyclohexylamino)ethanol 1,1'-Iminobis-2-propanol 2,2'-Iminobisethanol 2,2'-(Methylimino)bisethanol 1,1'-(Methylimino)bis-2-propanol 2,2'-(Butylimino)bisethanol 2,2'-[(1,1-Dimethylethyl)imino]bisethanol 1,1',1''-Nitrilotris-2-propanol 2,2',2''-Nitrilotrisethanol.
  6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Säure(n) und/oder deren Derivate ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Natriumhydrogencarbonat Kaliumhydrogencarbonat Orthophosphorsäure Natriumdihydrogenphosphat Kaliumdihydrogenphosphat Diphosphorsäure Natriumdihydrogendiphosphat Kaliumdihydrogendiphosphat Monofluorphosphorsäure n-Hexansäure n-Heptansäure n-Octansäure n-Nonansäure 2-Ethylhexansäure Isooctansäure 1,6-Hexandicarbonsäure 1,8-Octandicarbonsäure Glycerolphosphorsäure Glucosemonocarbonsäure Benzoesäure 2-Hydroxybenzoesäure 4-Hydroxybenzoesäure 4-Nitrobenzoesäure 4-Methylbenzoesäure 4-(1-Methylethyl)benzoesäure 4-(1,1-Dimethylethyl)benzoesäure.
  7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente b) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus N-(C8- bis C22-Acyl)sarkosin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz, vorzugsweise N-Lauroylsarkosin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz und/oder N-Cocoylsarkosin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz und/oder N-Oleylsarkosin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz N-(C8- bis C22-Acyl)-β-alanin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz, vorzugsweise N-Lauroyl-β-alanin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz und/oder N-Cocoyl-β-alanin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz und/oder N-Oleyl-β-alanin, Alkanolammonium- oder Natriumsalz C8- bis C22-Fettsäuremonoethanolamid C8- bis C22-Fettsäurediethanolamid 1-(C6- bis C12-Alkyl)-2-pyrrolidinon, vorzugsweise 1-Octyl-2-pyrrolidinon und/oder 1-Dodecyl-2-pyrrolidinon Fluortenside.
  8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aminoalkoholverbindung der oberflächenaktiven Alkanolammoniumsalze ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus 2-Aminoethanol 2-(Methylamino)ethanol 2-(Butylamino)ethanol 2,2'-Iminobisethanol 2,2',2''-Nitrilotrisethanol.
  9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die auf Wasser basierende(n) oder wasserverdünnbare(n) Organosilikonverbindung(en) der Komponente c) ausgewählt ist/sind aus Silanen und/oder oligomeren Siloxanen und/oder deren Derivaten und/oder Polysiloxanen und/oder deren Derivaten und/oder Alkalisilikonaten.
  10. Zusammensetzung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Silan ein Alkyltrialkoxysilan ist, das die Formel R'-Si(OR'')3 hat, worin R' eine C4- bis C16-Alkylgruppe und R'' eine C1- bis C3-Alkylgruppe bedeutet.
  11. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Organosilikon entweder eine Mischung aus einem oder mehreren Alkylalkoxysilanen und einem oder mehreren oligomeren Siloxanen und/oder deren Derivaten und/oder einem oder mehreren Polysiloxanen und/oder deren Derivaten oder eine Mischung aus einem oder mehreren oligomeren Siloxanen oder deren Derivaten und einem oder mehreren Polysiloxanen und/oder deren Derivaten oder eine Mischung aus einem oder mehreren Alkalisilikonaten und einem oder mehreren oligomeren Siloxanen und/oder deren Derivaten und/oder einem oder mehreren Polysiloxanen und/oder deren Derivaten ist.
  12. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen wasserlöslichen Farbstoff enthält, bevorzugt charakterisiert durch eine geringe Lichtbeständigkeit, um den Bereich auf einer Oberfläche des ausgehärteten Betons, auf welchen diese korrosionshemmende Zusammensetzung aufgetragen ist, sichtbar zu machen.
  13. Verfahren zur sanierenden Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von korrodiertem Bewehrungsstahl, der in ausgehärteten Stahlbeton eingebettet ist, sowie für die vorbeugende, schützende Korrosionshemmung von nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in ausgehärteten Stahlbeton eingebettet ist, durch Imprägnieren des ausgehärteten Stahlbetons mit einer korrosionshemmenden Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung der Oberfläche von Stahlbeton mit einer Zusammensetzung, die aus den Komponenten a) und b) besteht, durchgeführt wird, die als Vorbehandlung in einer oder mehreren Schichten aufgetragen wird, gefolgt von einer Imprägnierung, die in Form einer oder mehrerer Schichten mit einer Zusammensetzung bestehend aus den Komponenten a), b) und c) durchgeführt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung der Oberfläche von Stahlbeton mit einer Zusammensetzung, die aus den Komponenten a) und b) besteht, durchgeführt wird, die als Vorbehandlung in einer oder mehreren Schichten aufgetragen wird, gefolgt von einer Imprägnierung, die in Form einer oder mehrerer Schichten mit einer Zusammensetzung bestehend aus der Komponente c) durchgeführt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosionshemmende Lösung oder Emulsion oder Mikroemulsion in mehreren Schichten mit einer Bürste, einem Farbroller oder einer Sprühvorrichtung in einer Gesamtmenge von 200–2000 g/m2, bevorzugt 300–1000 g/m2, auf die Betonoberfläche aufgetragen wird.
  17. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zur sanierenden Reduktion der Korrosionsgeschwindigkeit von korrodiertem Bewehrungsstahl, der in ausgehärteten Stahlbeton eingebettet ist, sowie für die vorbeugende, schützende Korrosionshemmung von nicht korrodiertem Bewehrungsstahl, der in ausgehärteten Stahlbeton eingebettet ist, durch Imprägnieren des ausgehärteten Stahlbetons.
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