Schlüsselwörter
(Deutsch)
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Korrosion, Stahlbeton, Zustandserfassung, Schadenserfassung, Dauerhaftigkeit, Zuverlässigkeit, Potenzialfeldmessung
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Schlüsselwörter
(Englisch)
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corrosion, reinforced concrete, damage analysis, durability, reliability, potential field measurement
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Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Die Potenzialfeldmessung wird routinemässig für die Zustandserfassung von Stahlbetonstrukturen eingesetzt. Die Methode ist sehr einfach in der Ausführung und die generellen Erfahrungen sind gut. Das Problem bei diesem Verfahren besteht jedoch darin, dass das Potenzial durch zahlreiche Einflussgrössen beeinflusst wird und somit nur eine indirekte Messgrösse darstellt. So hat die Betonfeuchtigkeit, der pH-Wert im Beton, der Sauerstoffgehalt und der elektrische Betonwiderstand einen starken Effekt auf die ermittelten Werte.
Aufgrund von theoretischen Überlegungen und der bisher erfolgreichen Vorversuche ist davon auszugehen, dass eine Trennung des eigentlichen Korrosionspotentials vom überlagerten Spannungsabfall durch die Korrosionsströme möglich sein sollte. Diese Effekte werden sowohl in Laborversuchen, als auch an realen Bauwerken untersucht. Mitberücksichtigt werden dabei auch messtechnische Artefakte, wie die Diffusionsüberspannung der Referenzelektrode, sowie deren Auswirkung auf das Messresultat.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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The potential field measurement is routinely used for the assessment of the corrosion distribution on reinforced concrete structures. The method can easily be applied and the overall experiences are well. However, the potential is influenced by numerous factors. The concrete humidity, the pH-value in the concrete, the oxygen content, and the electrical resistance strongly influence the determined values.
Based on theoretical considerations and on the so far successfully performed experiments, it can be expected that the corrosion potential can be separated from the overlapping potential drop. This effect will be investigated under well-defined laboratory conditions and on real structures. Artifacts caused by e.g. the diffusion over-potential of the reference electrode and their effects on the result will also be considered.
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Methoden
(Deutsch)
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An Laborprüfkörpern sollen mittels definierter eingespiesener Ströme Potenzialgradienten an der Betonoberfläche erzeugt werden. Dadurch kann die Korrelation von Spannungsfall und Korrosionsherd unter definierten Bedingungen erfolgen. Die Diffusionsüberspannung kann die an Betonkörpern gemessenen Potenziale beeinflussen. Die Messungen sollen daher bei unterschiedlichen Oberflächenzuständen, wie Karbonatisierung, Feuchtigkeitsgradienten und Betonqualität erfolgen. Aufgrund der so gewonnen Erkenntnisse ist die Anpassung der bestehenden Messinfrastruktur möglich. Durch Messungen an realen Objekten werden die Labrountersuchungen überprüft. Zusätzlich sollen durch den Einbau einer Messstelle an einem neuen Bauwerk unter realen Bedingungen Kontrollmessungen möglich sein. Dies wird erreicht durch einen Versuchsaufbau, welcher die Einspeisung von künstlichen Strömen und die Kontrolle der realen Korrosionsströme ermöglicht.
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Spezielle Geräte und Installationen
(Deutsch)
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Die Infrastruktur für die Erfassung der Potentialfeldmessung ist gegeben. Die offene Bauweise wird es auch ermöglichen die geplanten Veränderungen in die bestehende Anlage zu integrieren. Allenfalls erforderliche grössere Modifikationen können von der SGK vorgenommen werden.
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Stand der eigenen Forschung
(Deutsch)
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Die Potentialfeldmessung sowie die Methoden für die Interpretation der Ergebnisse wurden von der SGK im Rahmen eines Forschungsprojekts durchgeführt. Durch die Zustandserfassung von zahlreicheden Bauwerken wurde der Messablauf und die Instrumentierung weiterentwickelt. Die jahrelange Erfahrung aus Untersuchungen im nationalen und europäischen Umfeld hat zu einem vertieften Verständnis der Problematik der Messtechnik geführt.
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Projektziele
(Deutsch)
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Die Nachteile der Potenzialfeldmessung sollen mit geringem Aufwand behoben werden. Die Grundlagen und Grenzen sollen abgeklärt, die Zuverlässigkeit überprüft und die Richtlinien für die Anwendung und Interpretation durch den Ingenieur erstellt werden. Unklarheiten in der Zustandserfassung, wie sie bei durchnässten Elementen oder bei karbonatisierten Strukturen auftreten, könnten damit ausgeschlossen werden.
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Projektziele
(Englisch)
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The disadvantages of the potential mapping shall be compensated. The theoretical background and the limits of the new technique will be evaluated, the reliability will be checked and the directives for the application and interpretation through the engineer will be set up. Interpretation problems in the damage assessment, as they occur with wet or carbonated structures, could, therefore, be eliminated
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Forschungsplan
(Deutsch)
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Es sind 3 Projektphasen vorgesehen. Der erwartete zeitliche Ablauf ist in Anhang 2 aufgeführt. In Phase 1 sollen die grundsätzlichen Zusammenhänge der Messmethode in Laborversuchen erarbeitet werden. Aufgrund dieser Erkenntnisse wird in Phase 2 der bestehende Messaufbau für die neue Messmethodik umgerüstet und überprüft. In Phase 3 sollen Messungen unter realen Bedingungen zur Überprüfung der in Phase 1 und 2 gewonnen Erkenntnisse herangezogen werden. Abgeschlossen wird die Arbeit durch das Verfassen des Berichts.
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Abstract
(Deutsch)
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.
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Umsetzung und Anwendungen
(Deutsch)
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Das Forschungsprojekt soll eine verbesserte Interpretation der Ergebnisse der Potentialfeldmessung ermöglichen. Durch die höhere Zuverlässigkeit der Messung wird eine präzisere Schadensbeurteilung ermöglicht. Damit ist eine bessere Beurteilung der Schadenssituation und ein optimierter Betonabtrag bei der Instandsetzung möglich. Bei erfolgreichem Projektverlauf könnten in einem Nachfolgeprojekt die Grundlagen für die Erfassung der Korrosionsgeschwindigkeit erarbeitet werden.
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Neue Kenntnisse/Literatur
(Deutsch)
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F. Hunkeler; "Grundlagen der Korrosion und der Potentialmessung bei Stahlbetonbauten", Forschungsauftrag Nr. 86/90 Bericht Nr. 510 (VSS), 1994.
F. Hunkeler; "Bauwerksinspektion mittels Potentialmessung", Schweizer Ingenieur und Architekt, 109 (1991) 272.
B. Elsener; H. Böhni, "Electrochemical methods for the inspection of reinforcement corrosion", Material Science Forum (1992), 634.
Y. Schiegg; "Potentialfeldmessungen nach der Instandsetzung", SIA Dokumentation D0126, (1995) 79.
ASTM C876-91 Standard test method for half cell potentials of uncoated reinforcement steel in concrete.
K. Videm; "Field and laboratory experience with electrochemical methods for assessing corrosion of steel in concrete", Materials Science Forum, 298-292 (1998) 3.
R. Myrdal, "Potential gradients in concrete caused by charge separations in a complex electrolyte", NACE, Houston, TX, USA, CORROSION/97, Report 97278.
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Berichtsnummer
(Deutsch)
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634
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