TY - JOUR A1 - Kolb, U. A1 - Büscher, K. A1 - Helm, C.A. A1 - Lindner, A. A1 - Thünemann, Andreas A1 - Menzel, Michael A1 - Higuchi, M. A1 - Kurth, D.G. T1 - The solid-state architecture of a metallosupramolecular polyelectrolyte N2 - Self-assembly of Fe(II) and the ditopic ligand 1,4-bis(2,2':6',2"-terpyridine-4'-yl)benzene results in equilibrium structures in solutions, so-called metallosupramolecular coordination polyelectrolytes (MEPEs). It is exceedingly difficult to characterize such macromolecular assemblies, because of the dynamic nature. Therefore, hardly any structural information is available for this type of material. Here, we show that from dilute solutions, where small aggregates predominate, it is possible to grow nanoscopic crystals at an interface. A near atomic resolution structure of MEPE is obtained by investigating the nanoscopic crystals with electron diffraction in combination with molecular modeling. The analysis reveals a primitive monoclinic unit cell (P21/c space group, a = 10.4 Å, b = 10.7 Å, c = 34.0 Å, α = γ = 90°, β = 95°, ρ = 1.26 g/cm³, and Z = 4). The MEPE forms linear rods, which are organized into sheets. Four sheets intersect the unit cell, while adjacent sheets are rotated by 90° with respect to each other. The pseudooctahedral coordination geometry of the Fe(II) centers is confirmed by Mössbauer spectroscopy. The combination of diffraction and molecular modeling presented here may be of general utility to address problems in structural materials science. KW - Polymer KW - Polyelectrolyte KW - Electron diffraction KW - Mössbauer spectroscopy KW - Molecular modeling KW - Supramolecular chemistry PY - 2006 SN - 0027-8424 SN - 1091-6490 VL - 103 IS - 27 SP - 10202 EP - 10206 PB - National Academy of Sciences CY - Washington, DC AN - OPUS4-12495 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Mietz, Jürgen A1 - Raupach, M. A1 - Ebell, Gino A1 - Poltavtseva, Marina A1 - Helm, C. T1 - Untersuchungen zur Anwendbarkeit leitfähiger Beschichtungen auf Karbonbasis für den Einsatz als Fremdstromanode im Kathodischen Korrosionsschutz von Stahlbetonbauteilen (Schlussbericht) N2 - Zur Wirkungsweise und zum Einfluss unterschiedlicher Parameter beim Kathodischen Korrosionsschutz von Stahl in Beton wurden in der Vergangenheit bereits zahlreiche Untersuchungen durchgeführt. Über die Dauerhaftigkeit leitfähiger Beschichtung auf Karbonbasis als Fremdstromanode beim KKS von Stahlbeton liegen bislang keine umfassenden wissenschaftlichen Untersuchungen vor. Die in den einzelnen Arbeitspaketen (AP) erzielten Ergebnisse und gewonnenen Erkenntnisse tragen zum Verständnis über die Elektrodenreaktion der einzelnen Systeme bei. Die Frage der Dauerhaftigkeit konnte im Rahmen dieses Forschungsvorhabens nicht zur Gänze geklärt werden. Die Ergebnisse aus dem AP 1a liefern einen wesentlichen Beitrag zur Beantwortung der offenen Fragestellung hinsichtlich der vorherrschenden Elektrodenreaktion. In Verbindung mit dem Pourbaixdiagramm für Kohlenstoff lässt sich für die Beschichtungssysteme CBCC 1 und CBCC 2, nach 500 h andauernder Polarisation mit 10 mA/m² in ges. Calziumhydroxidlösung, die vorherrschende Elektrodenreaktion als Sauerstoffelektrode verifizieren. Im AP 1b wurde festgestellt, dass die an einem Praxisobjekt applizierten Systeme CBCC 1 und CBCC 2 in der Lage sind, die Schutzkriterien zu erfüllen. Die an diesem Objekt erforderlichen Schutzspannungen liegen jeweils zwischen 1 und 2 V. Die Anodenstromdichten betragen ca. 2,5 mA/m². Aufgrund der hohen Depolarisationsraten kann das Niveau der anliegenden Anodenstromdichten in Zukunft noch nach unten angepasst werden. Die Ergebnisse aus dem AP 1b und 1a sind erst zeitlich nach Festlegung der Prüfparameter für das AP 2a erzielt worden. Mit den ursprünglich veranschlagten Stromdichten von max. 40 mA/m² traten langfristig nachfolgende Problemstellungen auf: Bei der Stromeinleitung mittels Primärelektrode und Stromdichten größer gleich 20 mA/m² wurde festgestellt, dass die Versuche bei allen Systemen eine deutliche Entkopplung zwischen Primärelektrode und Beschichtung verursacht haben. Dies ist auf die hohen lokalen Stromdichten am Übergang Primärelektrode/leitfähige Beschichtung zurückzuführen. Eine Untersuchung der erforderlichen Kontaktfläche der Primärelektrode bezogen auf die effektive Stromdichte konnte nicht erfolgen. Weiterhin wurden die Haftzugwerte über die Dauer der Polarisation untersucht und mit unpolarisierten Proben verglichen. Eine Reduktion des Verbundes infolge Polarisation mit den angesetzten Stromdichten konnte verzeichnet werden. Es wurde jedoch auch festgestellt, dass mit zunehmenden Probenalter auch reduzierte Haftzugwerte an den geschliffenen und unpolarisierten Oberflächen der Referenzprobekörper ermittelt wurden. Die Grundlagen für die Simulation konnten in AP 3 anhand der gewonnen Ergebnisse erstellt werden und Feldverteilungen unter Berücksichtigung verschiedener Parameter berechnet werden. Eine auf den gewonnenen Erkenntnisse basierende Modellentwicklung für die Dauerhaftigkeitsprognose unter variierenden Randbedingungen, wie sie für AP 4 vorgesehen war, konnte auf Basis der erzielten Ergebnisse nicht erfolgen. Dass die Beschichtungssysteme unter praxisüblichen Randbedingungen einsetzbar sind und bei dem Vergleich der Schutzspannung mit klassischen Systemaufbauten gleiche Schutzstromdichten erzielt werden, zeigt das AP 1b deutlich. Die zukünftigen Ergebnisse aus der Praxisanwendung (AP 1b) werden über die Projektlaufzeit hinaus ausgewertet und publiziert. Das Ziel des Vorhabens wurde teilweise erreicht. KW - KKS KW - Kathodischer Korrosionsschutz KW - Korrosion KW - Betonstahl KW - Stahlbeton KW - Beschichtung PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-336230 SP - 1 EP - 101 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) / ibac RWTH Aachen AN - OPUS4-33623 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Helm, C. A1 - Eichler, Thorsten A1 - Raupach, M. A1 - Isecke, Bernd T1 - Time dependency of current and potential distribution during the cathodic protection of RC structures N2 - Cathodic protection (CP) is a common method for rehabilitation of reinforced concrete structures suffering from Chloride induced corrosion. A sufficient protection of the corroding rebar can be ensured by use of several protection criteria. The use of these assessment criteria, in particular the so called 100 mV-criterion, can lead to erroneous resuits for certain unconventional arrangements of rebar and cp anode. Therefore a joint research project of the Institute for Building Materials Research, RWTH-Aachen University, Germany, (ibac) and the Federal Institute for Materials Research and Testing, Berlin, Germany, (BAM) has been set up to determine the applicability of CP under arbitrary geometrical conditions. A special focus was set on the applicability of surface applied anode Systems for protection of the reinforcement of structures opposite to the accessible side (e.g. outer side of tunnel Shell, Bridge deck protected from inside a box girder) In this paper, the impact of the time dependent changes of the Polarisation behaviour of the rebar on the current and potential distribution is shown by means of parametric studies using the FEM method. T2 - EUROCORR 2011 - Developing solutions for the global challenge CY - Stockholm, Sweden DA - 04.09.2011 KW - Cathodic protection KW - Long time effects of cathodic polarisation KW - FEM-modelling KW - Steel in concrete PY - 2011 SP - 1 EP - 11 AN - OPUS4-25326 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Ebell, Gino A1 - Raupach, M. A1 - Sankaran, Shivasarathy A1 - Driessen, C. A1 - Helm, C. T1 - Leistungsfähigkeit von galvanischen und hybriden Anodensystemen für Stahlbetonbauwerke N2 - Die in diesem Forschungsvorhaben untersuchten Anodensysteme sind für die Anwendung als diskrete Anoden im Rahmen einer Installation unter klassischen Aspekten des KKS-B nicht zu verwenden. Alle untersuchten Systeme unterliegen mit der Zeit einer zunehmenden anodischen Hemmung infolge der Bildung von Korrosionsprodukten. Diese erhöhen den Diffusionswiderstand im Phasengrenzbereich und haben dort einen signifikanten Einfluss auf die thermodynamischen Gleichgewichtsbedingungen, infolge derer die Eigenkorrosion über die Zeit ebenfalls abnimmt. Die Installation der Systeme A1, A2 sowie C bei höheren Bauteilfeuchten kann zur Vermeidung des sogenannten Anodenringeffektes verwendet werden. Eine Modellbildung für eine effektive Nutzungsdauer kann unter Hinzuziehung der ermittelten elektrochemischen Parameter nicht zielführend erfolgen. Nutzungsdauern von 1 bis 2 Jahren können grundlegend mit den Anodensystemen A1, A2 und C erreicht werden, hierzu müssen aber ausreichend hohe Bauteilfeuchten gewährleistet werden. Die theoretischen Lebensdauern aus der numerischen Simulation der galvanischen Elemente berücksichtigen eine Änderung der anodischen Teilstromdichte über die Zeit nicht und gehen von ungehemmten, aktiv korrodierenden Anoden aus. Eine Reduktion der Korrosionsaktivität wird äquivalent durch den Anstieg des Polarisationswiderstandes gespiegelt und zeigt, dass die Systeme in ihrer Lebensdauer auf Basis einer zunehmenden, deckschichtbasierten, anodischen Hemmung limitiert sind. Die Bauteilfeuchten haben grundlegend einen signifikanten Einfluss auf die Korrosionsaktivität und die daraus resultierende Effektivität der verbauten Anoden. Der höhere Ladungsumsatz führt jedoch auch zwangsläufig zu einer beschleunigten Deckschichtbildung, was im Umkehrschluss zu einem vorzeitigen Versagen der Anodensystem gegenüber dem Einsatz unter geringeren Bauteilfeuchten führen kann. Auf Basis der Ergebnisse aus den Arbeitspaketen muss festgehalten werden, dass das Ziel des Forschungsvorhabens nur teilweise erreicht wurde. Hybride Anodensysteme, die unter Fremdstrombetrieb agieren, konnten mangels Verfügbarkeit nicht untersucht werden. Einbettmörtel der Hersteller konnten nicht untersucht werden, die pastösen Einbettmittel haben aufgrund der schlechten Performance in Wechselwirkung mit den Anoden keinen Anlass gegeben, diese weitergehenden Untersuchungen zu unterziehen. KW - Korrosion KW - Galvanische Anoden PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-574919 SP - 1 EP - 91 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-57491 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -