Optimierung und Validierung von Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit in Stahlbeton

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: AGB2012/013
• Projekttitel Englisch: Optimizing and validating methods for the determination of the corrosion rate in concrete

Schlüsselwörter (Deutsch)

Korrosionsgeschwindigkeit, elektrischer Betonwiderstand, Restlebensdauer, Instandsetzungsplanung

Schlüsselwörter (Englisch)

Corrosion rate, electrical resistivtiy of concrete, remaining service life, maintenance planning

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Korrosionsgeschwindigkeit ist der massgebende Parameter für die Abschätzung der Restnutzungsdauer von korrodierenden Stahlbetonbauwerken. Ebenso ist die Kenntnis der Korrosionsgeschwindigkeit zur Planung von Zeitpunkt und Umfang von Instandsetzungsmassnahmen erforderlich. Obwohl kommerzielle Geräte zur Messung der Korrosionsgeschwindigkeit existieren, ist man mit deren Anwendung in der Schweiz zurückhaltend – hauptsächlich wegen der schwierigen Interpretation der Resultate bei lokaler (chloridinduzierter) Korrosion. Eine grosse Unsicherheit bei der Anwendung dieser elektrochemischen Messmethoden auf Bauwerken besteht darin, dass die effektiv polarisierte Stahlfläche unbekannt ist – dies vor allem aufgrund der Schwierigkeit, die Ausbreitung des Messstroms im Beton zu kontrollieren.
Neue Erkenntnisse der SGK bezüglich der Strom- und Potenzialverteilung in ausgedehnten Strukturen (Rohrleitungen im Erdreich) und der elektrochemischen Polarisation von Stahloberflächen könnten eine grundlegende Verbesserung des Ansatzes ermöglichen. Dazu sollen realistische geometrische Anordnungen von passiven und korrodierenden Stellen im Labor simuliert und eine Vielzahl von Parametern (Geometrie der Messanordnung, el. Leitfähigkeit, etc.) untersucht werden. Die optimierten Verfahren werden weiter direkt an bestehenden Bauwerken, welche mit Makroelementstromsensoren ausgerüstet sind und deren Korrosionsgeschwindigkeit gut bekannt ist, angewendet. Damit ist ein direkter Feldtest möglich.
Es wird erwartet, dass durch dieses Projekt die Aussagekraft der Messungen der Korrosionsgeschwindigkeit durch eine optimierte Messanordnung verbessert werden kann.

Kurzbeschreibung (Englisch)

The corrosion rate is the decisive parameter with respect to service life assessment of corroding reinforcement structures. Knowledge of this parameter is also crucial for infrastructure maintenance planning. Although measurement equipment for the corrosion rate is commercially available, its application is scarce in Switzerland. The main reason is the difficulty with interpretation of results, in particular for the case of localised (chloride-induced) corrosion. A major uncertainty of the method when applied in-situ, is related to the fact that the effectively polarised steel area is unknown, mainly because of the difficulties of controlling the current flow through the concrete.
SGK has recently gained new insight into the distribution of current and potential in conductive structures (pipelines in soil); it is expected that this can lead to a fundamental improvement of the method. In order to do so, realistic geometrical configurations of passive and actively corroding steel will be simulated in the laboratory and numerous parameters (geometry, conductivity, etc) will be investigated. The optimised procedures will furthermore be applied to existing structures, which are already equipped with monitoring sensors for macro-element-currents and thus the corrosion rate is known. This allows testing the methods in-situ.
It is expected that this project will – by optimising the methodology – increase the accuracy of corrosion rate measurements.

Projektziele (Deutsch)

Mit dieser Forschungsarbeit soll folgendes erreicht werden:
- Verschiedene Verfahren zur zerstörungsfreien Erfassung der Korrosionsgeschwindigkeit sollen hinsichtlich derer Aussagekraft untersucht werden. Im Vordergrund stehen dabei Parameter wie der Betonwiderstand und Methoden mit elektrochemischer Polarisation.
- Das Verständnis der Strom- und Potenzialverteilung während der elektrochemischen Polarisation soll für den relevanten Fall von Stahl im Beton verbessert werden.
- Auf dieser Grundlage soll die Messanordnung verbessert werden. Dies soll die Aussagekraft der Messungsmethode für die Korrosionsgeschwindigkeit signifikant erhöhen.

Projektziele (Englisch)

The aims of the present research project are the following:
- Assessing different methods for non-destructive corrosion rate measurements. The focus lies on parameters such as the electrical concrete resistivity and methods involving electrochemical polarisation.
- Improving the understanding of current flow and potential distribution during electrochemical polarisation for the specific case of reinforcement steel embedded in concrete.
- On this basis, the measurement methodology shall be improved. This will increase the accuracy und significance of corrosion rate measurements.

Berichtsnummer (Deutsch)

670

Berichtsnummer (Englisch)

670