Korrosionsgeschwindigkeit der Bewehrung im karbonatisierten Beton

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: AGB2013/005
• Projekttitel Englisch: Corrosion rate of the reinforcement in carbonated concrete

Schlüsselwörter (Deutsch)

Stahlbetonbau, Karbonatisierung, Bewehrung, Korrosionsrisiko, Korrosionsgeschwindigkeit, relative Luftfeuchtigkeit, CO2-Gehalt

Schlüsselwörter (Englisch)

Reinforced concrete structures, carbonation, reinforcement, corrosion risk, corrosion rate, relative humidity, CO2 content

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Neueste Untersuchungen haben gezeigt, dass die Karbonatisierung unter unbewitterten Expositionsbedingungen schneller verlaufen kann als bisher angenommen. Innerhalb der ersten drei Teilprojekte sollen die CO2-Gehalte in Strassentunnels und der Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit bzw. des Karbonatisierungskoeffizienten an mehreren Betonen (verschiedene Zementarten und w/z-Werte) untersucht werden. Damit können die Modellgrundlagen für die Prognose des Karbonatisierungsverlaufs von Betonen mit unterschiedlichen Zementarten und w/z-Werten unter unbewitterten wie auch bewitterten Expositionsbedingungen, z.B. in Strassentunnels, wesentlich verbessert werden. Im Rahmen der weiteren Teilprojekte soll an Prüfkörpern (350x180x120 mm3), bewehrt mit mit normalem und nichtrostendem Betonstahl, der Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit auf die Korrosionsgeschwindigkeit der Bewehrung bestimmt werden. Die korrosionstechnischen Messungen an den Prüfkörpern (Korrosionspotenzial, elektrischer Betonwiderstand, Makroelementstrom etc.) sollen in einer Klimakammer und in der unbewitterten Aussenlagerung durchgeführt werden. Dafür werden die aus einem anderen Projekt bereits vorhandenen, ca. 5-jährigen Prüfkörper verwendet. Es sollen aber auch neue Prüfkörper mit anderen Zementarten und w/z-Werten hergestellt und geprüft werden. Mit den Ergebnissen soll das Korrosionsrisiko der Bewehrung im karbonatisierten Beton in Abhängigkeit von der Betonqualität und der Überdeckung (z.B. Brückenuntersichten, Strassentunnels) sowie die Korrosionsgeschwindigkeit der Bewehrung unter unterschiedlichen Expositionsbedingungen besser beurteilt bzw. abgeschätzt werden können (Prognose der Zustandsentwicklung).

Diese Untersuchungen werden einen wichtigen Beitrag leisten, um langfristig Korrosionsschäden an der Bewehrung infolge Karbonatisierung des Betons zu vermeiden.

Kurzbeschreibung (Englisch)

Recent research work has shown, that the carbonation rate under sheltered conditions is faster than expected to date. Within the first three sub-projects the CO2-content in road tunnels and the influence of the relative humidity on the carbonation rate and the carbonation coefficients, respectively, of various concrete mixes (different cement types and w/c-ratios) will be investigated. With this work the base for the models to predict the carbonation over time of concrete with various cement types and w/c-ratios under sheltered and unsheltered conditions, e.g. in road tunnels, can be improved substantially.

Within the framework of the other sub-projects the influence of the relative humidity on the corrosion rate of rebars will be investigated with special test specimens (350x180x120 mm3), reinforced with ordinary and stainless steel rebars. The corrosion measurements on the test specimens (corrosion potential, electrical concrete resistance, macroelement current etc.) will be carried out in a climate chamber and under sheltered outdoor conditions. 5 years old specimens of another project can be used for it. Additionally, new specimens with other cement types and w/c-ratios will be fabricated and tested. With the results the corrosion risk of the rebar in carbonated concrete in dependence on the concrete composition and concrete cover (e.g. underside of bridge decks, road tunnels) and the corrosion rate of the rebar under various exposure conditions will better be assessed and estimated (forecast of the condition development).

These investigations will provide an important contribution to avoid long term corrosion damages of the rebar due to the carbonation of concrete.

Projektziele (Deutsch)

• Untersuchungen zum Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit und des CO2-Gehaltes auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Betonen mit heute verwendeten Zementarten und w/z-Werten zwischen 0.45 und 0.60. Damit soll eine wichtige Basis für die Modellierung der Karbonatisierung (auch in Strassentunnels) bzw. für die Abschätzung des langfristigen Korrosionsrisikos geschaffen werden.
• Die Abhängigkeit der Korrosionsgeschwindigkeit der Bewehrung von der relativen Luftfeuchtigkeit soll genauer untersucht werden, um in der Praxis zu einer sicheren Beurteilung des aktuellen und zukünftigen Korrosionsrisikos zu gelangen. Dazu sind Versuche nötig, die über einen längeren Zeitraum durchgeführt werden. Wesentliche Parameter dieser Versuche sind die Bewehrungsüberdeckung und die Betonzusammensetzung.
• Die Korrosionsgeschwindigkeit der Bewehrung im karbonatisierten Beton ist in der unbewitterten Lagerung gering. Es soll geprüft werden, ob diese ausreichend tief ist, um Korrosionsrisse und Abplatzungen über eine Nutzungsdauer von 100 Jahren sicher auszuschliessen.

Projektziele (Englisch)

• Investigations of the influence of the relative humidity of the air and of the CO2 content on the carbonation rate of concrete mixes with today used cement types and w/c-ratios between 0.45 and 0.60. This will give an important base for the modelling of the carbona-tion (in road tunnels as well) and for the estimation of the long term corrosion risk, respectively.
• The dependency of the corrosion rate of the reinforcement on the relative humidity should be more accurately investigated to get to a safe assessment of the actual and future corrosion risk. For this, measurements over a longer period of time are necessary. Main parameters of this investigation are the concrete cover and the composition of the concrete.
• The corrosion rate of the rebar in carbonated concrete is small under sheltered conditions. It is to be verified whether this is small enough to exclude cracking and spalling over the lifetime of 100 years.

Berichtsnummer (Deutsch)

696