Elektrochemische Erfassung der Korrosionsgeschwindigkeit bei lokaler Korrosion in Stahlbeton

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: AGB2015/009
• Projekttitel Englisch: Electrochemical determination of the corrosion rate for localized corrosion in reinforced concrete

Schlüsselwörter (Deutsch)

Korrosionsgeschwindigkeit, Restlebensdauer, Instandsetzungsplanung

Schlüsselwörter (Englisch)

Corrosion rate, residual service life, maintenance planning

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Dieses Projektgesuch baut direkt auf den Erkenntnissen des AGB Projekts 2012-013 auf. Das genannte Projekt bot für die weitere Optimierung der Messverfahren diverse Ansätze, welche hier weiterverfolgt werden sollen. Insbesondere das darin erlangte Verständnis zum Stromfluss im Elektrolyten (Beton) während einer elektrochemischen Messung und die damit verbundene Entkräftung des verbreiteten Fehlkonzepts des „self-confinements“ erachten wir als wegweisende Grundlage zur Entwicklung eines neuen Ansatzes.
Zur Optimierung der vorgeschlagenen Methodik soll ein aus dem Vorgängerprojekt bei der Forschungsstelle vorhandener Versuchsaufbau erneut genutzt und weiterentwickelt werden. Dieser Aufbau ist ein Modellsystem, bestehend aus segmentierten passiven Bewehrungsgittern und einzeln positionierbaren Anoden; der Beton wird dabei durch wässrige Lösung variierbarer Leitfähigkeit simuliert. Das elektrochemische Verfahren zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit soll durch systematisches Variieren geometrischer und korrosionsspezifischer Parameter optimiert werden. Dies umfasst einerseits das korrodierende System und andererseits die Messeinrichtung.
Als neues Element wollen wir zudem den Effekt der „Faraday-Rektifikation“ bei Wechselstrombelastung näher beleuchten; erste Vorversuche haben gezeigt, dass dieser bis anhin in diesem Kontext nicht beachtete Effekt einen wertvollen Beitrag zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit darstellen könnte.
Die in Lösungsversuchen optimierten Verfahren sollen schliesslich an Mörtel-/Betonprüfkörpern und an Bauwerken überprüft werden. Diese weiteren Projektstufen müssen von der BK unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Versuche am Modellsystem in Lösung freigegeben werden.

Kurzbeschreibung (Englisch)

This proposal directly relates to the insight gained in AGB project 2012-013, which laid the basis to further optimize measurement methods for the determination of the corrosion rate in macro-element corrosion in concrete. We consider particularly the knowledge gained with respect to the flow of current through the electrolyte (concrete) during an electrochemical measurement and the related implications for the common misconception about “self-confinement” as groundbreaking. The presently proposed project seeks to explore the different approaches that evolved from the AGB project 2012-013. In order to optimize the proposed approach, the experimental setup that is available at SGK from the previous project will again be used and further developed. This setup consists of segmented, passive reinforcement steel meshes and individual local anodes. It allows to mimic a locally corroding reinforced concrete slab, where the electrical resistivity of the concrete can be simulated by adjusting the conductivity of the aqueous solution. The electrochemical procedure to determine the corrosion rate will be optimized by systematically varying parameters related to geometry and the corroding system.
As a new element, we aim at exploring the effect of “faradaic rectification” that arises in the case of an imposed ac voltage. Preliminary experiments have indicated that this so far in the present context not considered effect may present a valuable contribution to the challenge of determining macro-cell corrosion rates.
Finally, the procedures optimized in solution will be validated on mortar/concrete specimens and on real structures. To start these project phases, the approval of the Begleitkommission - taking into account the results from the experiments in solution - will be needed.

Projektziele (Deutsch)

Dieses Projekt hat die folgenden Ziele:
- Optimieren elektrochemischer Messverfahren zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit bei chloridinduzierter und damit lokaler Bewehrungskorrosion in Beton (Makroelementkorrosion)
- Detaillierte Charakterisierung der Bedingungen, unter welchen damit eine verlässliche Aussage getroffen werden kann
Übergeordnete Ziele sind damit:
- Erhöhung des Vertrauens in die Messverfahren und damit ein vermehrtes und faktenbasiertes Berücksichtigen der Korrosionsgeschwindigkeit als Parameter bei der Lebensdauerbetrachtung und Instandhaltungsplanung existierender Bauwerke
- Reduktion der Instandhaltungskosten der gebauten Infrastruktur durch präzisere Kenntnis der Restlebensdauer

Projektziele (Englisch)

This project has the following aims:
- Optimizing electrochemical measurement methods to determine corrosion rates in the case of chloride-induced and thus localized reinforcement corrosion in concrete (macro-cell corrosion)
- Detailed characterization of the conditions, under which this permits reliable measurements
Thus, the project seeks to
- Provide confidence in methods to measure corrosion rates and thus lead to an increased and more evidence based use of the parameter ”corrosion rate” in service life considerations and in maintenance planning of existing structures
- Reduce the maintenance costs of our built infrastructure through more precise knowledge of the residual service life

Berichtsnummer (Deutsch)

698