Mots-clé
(Allemand)
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Stahlbeton, Dauerhauftigkeit, Beton, Chloride, Dichtigkeit, Chloridwiderstand, Prüfung
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Mots-clé
(Anglais)
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reinforced concrete, durability, concrete, permeability, chloride resistance, testing
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Autre Numéro de projet
(Allemand)
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82/98
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Description succincte
(Allemand)
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Die chloridinduzierte Korrosion ist eine der Hauptursachen für Schäden an Bauwerken für den Strassenverkehr. Die Dichtigkeit des Deckbetons und die Höhe der Überdeckung der Bewehrung spielen dabei eine ausschlaggebende Rolle.
Aufgrund der heutigen Situation mit den teils frühzeitigen Schäden wird versucht, die Dau-erhaftigkeit von neuen Bauten durch dichtere Betonqualitäten und höhere Überdeckungen zu verbessern. Um die Dichtigkeit des Betons zu erhöhen, bieten sich u.a. auch Hochlei-stungsbetone an. Zur Beurteilung des Widerstandes von Beton gegen den Chlorideintrag fehlen aber bis heute allgemein anerkannte Methoden.
Das Ziel des Forschungsprojektes ist es, verschiedene Verfahren zur Bestimmung des Chloridwiderstandes an verschiedenen Betonsorten (Normal- und Hochleistungsbetone) auszutesten und deren Resultate sowohl untereinander wie auch mit der Gaspermeabilität sowie mit der heute in der Schweiz weit verbreiteten und einfachen Wasserleitfähigkeitsmessung (SIA 162/1, Prüfung Nr.5) zu vergleichen.
Basierend auf den Ergebnissen sollen die Anforderungen an Betone für dauerhafte Bauwerke, die der Chlorideinwirkung ausgesetzt sind, formuliert, die zweckmässigen Prüfungen evaluiert und die zugehörigen Kriterien abgeleitet werden. Damit soll die Basis für eine SIA--Empfehlung zum Thema ,,Betone für dauerhafte Bauwerke unter Chlorideinwirkung ge-schaffen werden.
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Description succincte
(Anglais)
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The chloride induced corrosion is one of main causes of damages of damages of the road infrastucture. The tightness of the cover concrete and the thickness of the cover of the rebars play have .an extraordinary importance.
Because of the premature failure of concrete structures one tries to increase the durability of new structures by using higher (denser) concrete qualities and thicker concrete covers. High performance concrete may be used to increase the tightness of concrete. Standardised as well as accepted methods for the assessment of the resistance of concrete against the chloride ingress (chloride resistance) are still missing.
The goal of this project is to test different techniques for determination of the chloride resistance of various concrete qualities (normal and high performance concrete) and to compare the results of the different techniques as well as to compare them with the gas permeability and with the results of the measurement of the water conduction, a widely used method in Switzerland (SIA 162/1, test No. 5).
Based on the results of this study the requirements for concrete for durable concrete structures exposed to chloride containing environments should formulated, the appropriate tests evaluated and the corresponding criteria deduced. Based on these information a SIA-guide for "Concrete for durable concrete structures exposed to chloride" should be elaborated.
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Objectifs du projet
(Allemand)
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Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde der Chloridwiderstand von Betonen mit und ohne Zusatzstoffe (Flugasche, Silikastaub, Hüttensand) und von Betonen aus älteren schweizerischen Bauwerken untersucht. Dabei wurden unterschiedliche Methoden zur Charakterisierung des Chloridwiderstandes von Betonen eingesetzt und deren Aussagekraft verglichen.
Aus den Ergebnissen des Forschungsprojektes konnten praktische Empfehlungen für die Zusammensetzung von Betonen mit erhöhtem Chloridwiderstand und deren Prüfung abgeleitet werden.
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Objectifs du projet
(Anglais)
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Within this research project the chloride resistance of concrete mixes with and without mineral admixtures (fly ash, silica fume, ground granulated blast furnace slag) and of concrete from older Swiss concrete strutures has been evaluated. For this work different test methods have been used to characterize the chloride resistance and their validity has been compared.
From the results of research project practical recommendations for the compositon of concrete mixes and testing could be deduced.
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Réalisation des objectifs
(Allemand)
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Das Forschungsziel konnte erreicht werden.
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Résumé des résultats (Abstract)
(Allemand)
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Viele Stahlbetonbauten weisen heute Schäden infolge Bewehrungskorrosion auf und müssen mit ei-nem grossen finanziellen und technischen Aufwand instand gesetzt werden. Eine der Hauptursachen für Schäden bei Verkehrsbauten ist die chloridinduzierte Bewehrungskorrosion. Beim Eintrag der Chloride in den Beton spielen die Art der Exposition der Bauteile oder Bauwerke und der Widerstand des Betons gegen den Chlorideintrag, der so genannte Chloridwiderstand, eine entscheidende Rolle. Mit dem Forschungsprojekt wurden drei Ziele verfolgt:
• Vergleich der möglichen Prüfungen zur Charakterisierung des Widerstandes von Beton gegen von aussen eindringende Chloridionen, des so genannten Chloridwiderstandes.
• Validierung der Ergebnisse an Laborbetonen mit Betonproben aus älteren chloridbelasteten Be-tonbauten.
• Erarbeiten von Empfehlungen für die Prüfung und die zugehörigen Kriterien zur Beurteilung des Chloridwiderstandes von Betonen als Grundlage für eine SIA-Norm.
Im Rahmen des Projektes wurden sehr umfangreiche Untersuchungen zum Chloridwiderstand von Betonen mit und ohne Betonzusatzstoffe (Flugasche Silikastaub Hüttensand) durchgeführt. Diese haben eine Reihe wichtiger Erkenntnisse gebracht und teilweise bekannte Zusammenhänge aus der Literatur bestätigt. Neben diesen Laborbetonen wurden ergänzend Betone aus Drittprojekten und Betone aus verschiedenen Bauwerken geprüft. Zur möglichen Charakterisierung des Chloridwider-standes von Betonen wurden die folgenden Prüfverfahren eingesetzt (in Klammer: Kenngrösse des Verfahrens):
• ASTM-Test gemäss AASTHO T259-80 (elektrische Ladungsmenge)
• ibac- oder CTH-Test (Chloridmigrationskoeffizient oder kurz Migrationskoeffizient)
• Streicher-Test (elektrische Leitfähigkeit)
• Gaspermeabilität (Permeabilitätskonstante)
• Wasserleitfähigkeitsprüfung gemäss Norm SIA 162/1, Prüfung Nr. 5 mit Modifikation VPL (Wasser-leitfähigkeit)
• Wasseraufsaugversuch (Chloridgehalt oder Chloridanreicherung)
Die Untersuchungen haben gezeigt, dass die Betonzusammensetzung, vorab der Wasser-Zement-Wert (w/z) bzw. Wasser-Bindemittel-Wert (w/B) sowie die Art und der Gehalt der Betonzusatzstoffe den Chloridwiderstand wesentlich bestimmen.
Zur Bestimmung des Chloridwiderstandes kann der ibac-Test empfohlen werden. Er ergibt gut repro-duzierbare Resultate, wie der Vergleich der Ergebnisse dieser Arbeit mit jenen aus der Literatur ge-zeigt hat. Auch die Resultate von Bauwerksbetonen können gut eingeordnet werden. Der Vergleich der Resultate von den Laborbetonen mit den Ergebnissen der Untersuchungen an Bauwerken zeigt, dass die Anforderungen an den Chloridwiderstand von Betonen für neue Bauwerke eher hoch ange-setzt werden müssen, um eine ausreichende Dauerhaftigkeit zu erzielen. Der ibac-Test wurde als neue Prüfung in die neue Norm SIA 262/1 „Betonbau – Ergänzende Festlegungen“ aufgenommen.
Folgende Grenzwerte (zulässige Einzelwerte für den 28-Tage-Migrationskoeffizienten beim ibac-Test) sollten bei einer Überdeckung von 40 bis 50mm eingehalten werden:
• chloridhaltiger Sprühnebel, d.h. Expositionsklasse XD 1 gemäss SN EN 206-1:2000: =20 10-12 m2/s
• chloridhaltiges Spritzwasser oder Kontaktwasser (wechselnd), d.h. Expositionsklasse XD 3 gemäss SN EN 206-1:2000: =10 10-12 m2/s
Ein hoher bis sehr hoher Chloridwiderstand kann erreicht werden durch:
• Reduktion des w/z-Wertes (? 0.4)
• bei w/B-Werten zwischen etwa 0.4 und 0.5 durch Zugabe von
- Silikastaub, auch in geringer Dosierung von 7M.% bezogen auf den Zementgehalt
- eher hohen Gehalten an Flugasche (über etwa 30M.%) oder Hüttensand (etwa 60M.%)
- oder entsprechende Mischzemente
Der in der Literatur oft beschriebene günstige Einfluss von Flugasche und Hüttensand konnte in dieser Arbeit nur teilweise bestätigt werden. Die Wirkung dieser beiden Betonzusatzstoffe hängt nicht nur von der Dosierung ab, sondern von verschiedenen anderen Faktoren, wie z.B. von deren Reaktivität, von der Art der Zugabe (Zumahlen oder Zumischen im Zementwerk, oder Zugabe zum Beton), vom w/B-Wert, evtl. von der Zementart und -festigkeitsklasse sowie von allfälligen Wechselwirkungen zwischen Zement, Betonzusatzmitten und Betonzusatzstoffen (Korngrössenverteilung). Entsprechende Vorver-suche sind deshalb zwingend.
Weitere Forschungsarbeiten sind notwendig, um sowohl für Neubauten wie auch für Instandsetzungen von Stahlbetonbauten ausreichende Kenntnisse und Erfahrungen zu haben und, um dem Ziel des „Null-Unterhaltes“ näher zu kommen. Insbesondere sind Langzeitstudien zum Eintrag der Chloride in den Beton und Untersuchungen zur Wirkung der Kombination von Zusatzstoffen sowie Modellrech-nungen nötig. Ebenso sollten, um für häufig wiederkehrende Anforderungsprofile geeignete Lösungen zu haben (z.B. erhöhter Chloridwiderstand bei gleichzeitig hoher Beständigkeit gegen die Alkali-Aggregat-Reaktion), Pilotprojekte durchgeführt werden.
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Description des résultats
(Allemand)
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Siehe Zusammenfassung
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Mise en oeuvre et application
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Text folgt
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Rapport d'évaluation
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Die Begleitkommission ist überzeugt, dass die Projektziele erreicht werden konnten und die Arbeit einen wertvollen Beitrag für dauerhaftere Betonbauten liefert. Sie hat an der Sitzung vom 25. November 2002 den Bericht genehmigt.
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Etat des travaux
(Allemand)
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Abgeschlossen
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Publications / Résultats
(Allemand)
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Die Resultate des Forschungsprojektes werden durch den VSS publiziert.
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No du rapport
(Allemand)
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568
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