TY - CONF A1 - Poltavtseva, Marina A1 - Ebell, Gino A1 - Mietz, Jürgen T1 - Entwicklung und Erprobung einer neuen Prüfmesszelle für elektrochemische Untersuchungen leitfähiger Beschichtungen auf Karbonbasis in Elektrolytlösungen T2 - 15. Sommerkurs Werkstoffe und Fügen am Institut für Werkstoff- und Fügetechnik CY - Magdeburg, Germany DA - 2014-09-12 PY - 2014 SN - 978-3-940961-85-3 SP - 207 EP - 214 AN - OPUS4-31474 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Poltavtseva, Marina A1 - Ebell, Gino A1 - Mietz, Jürgen T1 - Electrochemical investigations of carbon-based conductive coatings for application as anodes in ICCP systems of reinforced concrete structures N2 - Carbon-based conductive coatings are complex composites, consisting of an organic or inorganic binder and conductive carbon components, for application as anodes in impressed current cathodic protection systems of reinforced concrete structures. The electrochemical properties of three coatings at different humidity and in saturated calcium hydroxide solution were studied by electrochemical methods, such as electrochemical impedance measurement, measuring of open circuit potential over time and galvanostatic polarization. The dissolved organic and inorganic carbons in electrolyte solution were quantified by using a photometric method. The structures of the coatings were investigated before and after the electrochemical tests by microscopy and scanning electron microscope/EDX analysis. The results of the electrochemical impedance measurements show that the tested coatings all have a relatively low resistance, which is between 100 and 200 Ω. The binder and the surface porosity influence the degradation behavior of those coatings. Especially the organic binder reacts with the strong alkaline medium under dissolving of organic carbon. KW - Cathodic protection KW - Corrosion KW - Rebar KW - Reinforcement KW - Concrete KW - Potential PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/maco.201407680 SN - 0947-5117 SN - 1521-4176 VL - 66 IS - 7 SP - 627 EP - 634 PB - Wiley-VCH Verl. CY - Weinheim AN - OPUS4-33709 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 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?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 - JOUR A1 - Mayer, T. F. A1 - Dauberschmidt, C. A1 - Bruns, M. A1 - Eichler, T. A1 - Wiens, U. A1 - Mietz, Jürgen A1 - Gehlen, C. A1 - Ebell, Gino A1 - Gerhard, G. A1 - Osterminski, K. T1 - Das Instandsetzungsprinzip W-Cl N2 - Während das Instandsetzungsprinzip W bei carbonatisierungsinduzierter Korrosion seit vielen Jahren als Standardverfahren etabliert ist, wird seine Anwendbarkeit bei chloridinduzierter Korrosion (W-Cl) in der Fachwelt bis heute kontrovers diskutiert. Zwar ergeben sich aus seiner Anwendung gegenüber anderen Instandsetzungsverfahren auf den ersten Blick u. U. deutliche wirtschaftliche Vorteile, allerdings besteht bei diesem Verfahren ein deutlich höheres Risiko, dass das Instandsetzungsziel nicht erreicht wird. Im vorliegenden Beitrag werden die technischen Grundlagen des Instandsetzungsprinzips W-Cl sowie der aktuelle Kenntnisstand - sowohl für den gerissenen als auch für den ungerissenen Beton - dargestellt und baurechtliche Konsequenzen, die sich aus dem erhöhten Ausführungsrisiko ergeben, diskutiert. Korrosionsmonitoring als Element zum Nachweis des Instandsetzungserfolgs bei Anwendung des Prinzips W-Cl wird vorgestellt. Anhand von Anwendungsbeispielen werden sowohl die Risiken, die mit dem Verfahren verbunden sind, als auch das Potenzial bei erfolgreicher Anwendung veranschaulicht. KW - Korrosion KW - Instandsetzung KW - W-Cl KW - Risse PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.1002/bate.201900083 SN - 0932-8351 VL - 97 IS - 1 SP - 2 EP - 10 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-50246 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Lehmann, Jens A1 - Burkert, Andreas A1 - Ebell, Gino A1 - Burkert, Annette A1 - Mietz, Jürgen T1 - Verwendung von verzinkten Einbauteilen in vorgespannten Fertigbetonbauteilen T2 - Tagung Korrosionsschutz der Stähle im Kontakt mit Beton - Neue Entwicklungen und Forschungsergebnisse CY - Stuttgart-Vaihingen, Deutschland DA - 2010-10-07 KW - Spannstahl KW - Wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion KW - Verzinkte Einbauteile KW - Spannbeton KW - Kathodische Polarisation KW - Einflussgrößen KW - Praktische Bedeutung PY - 2010 SN - 978-3-935406-43-7 SP - 101 EP - 114 CY - Frankfurt/M. AN - OPUS4-22199 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hlavacek, Petr A1 - Reinemann, Steffi A1 - Gluth, Gregor A1 - Ebell, Gino A1 - Mietz, Jürgen ED - Serdar, M. ED - Stirmer, N. ED - Provis, J. T1 - Behaviour of reinforced alkali-activated fly ash mortars under leaching conditions N2 - Corrosion of steel reinforcement in concrete is one of the major deterioration mechanisms limiting the service life of reinforced concrete structures. While for conventional (Portland cement-based) concretes a great amount of experience exists in this regard, the factors that determine the onset of reinforcement corrosion in alkali-activated materials are incompletely understood yet. One aspect of corrosion protection is leaching and the accompanying changes of the concrete pore solution. In the present study, alkali-activated fly ash mortars with embedded carbon steel rebars were exposed to de-ionised water for periods up to 330 days, and the electrochemical response of the steel (free corrosion potential, polarisation resistance), the alteration of the mortar (ohmic resistance, mechanical strength, pore size distribution) as well as the pore solution composition were monitored. Although substantial alkali leaching was observed, the pH of the pore solution remained at values sufficient to protect the embedded steel from depassivation. The mortar did not exhibit indications of significant deterioration. Thus, the present results suggest that leaching is not critical for protection of steel reinforcement in alkali-activated fly ash mortars and concretes. T2 - International Conference on Sustainable Materials, Systems and Structures (SMSS 2019) CY - Rovinj, Croatia DA - 20.03.2019 KW - Alkali-activated materials KW - Steel corrosion KW - Leaching PY - 2019 SN - 978-2-35158-223-7 VL - 1 SP - 118 EP - 124 PB - RILEM Publications CY - Paris AN - OPUS4-47585 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hlavacek, Petr A1 - Gluth, Gregor A1 - Reinemann, Steffi A1 - Ebell, Gino A1 - Kühne, Hans-Carsten A1 - Mietz, Jürgen T1 - Corrosion of steel reinforcement in geopolymer mortars - carbonation resistance, chloride migration, and preliminary corrosion potential data N2 - Alkali-activated materials such as geopolymers are currently receiving a lot of attention because of their potential to be used as binders for concrete with advantageous engineering properties and reduced manufacturing CO2 emissions. Knowledge of the durability of steel in these concretes and related properties of alkali-activated materials is a prerequisite for their application as building materials, if they are to be used for steel reinforced elements. However, to date only limited data exists on this topic. The present contribution focuses on durability-related transport properties of geopolymer-based mortars (as model systems for concrete). We report results of accelerated carbonation, rapid chloride migration (RCM) and air permeability measurements as well as porosity data for fly ash-based geopolymer mortars, including mixes containing ground granulated blast furnace slag (GGBFS). In addition, we report polarization resistance data and corrosion potential vs. time curves for carbon steel bars embedded in two of the fly ash-based geopolymer mortars and a CEM I-based mortar (as reference). Despite comparable total porosities, the carbonation depths, the chloride migration coefficients and the air permeabilities of the mortars differed significantly. In general, the addition of GGBFS to the binders improved the performance (decreased transport coefficients); however, this was not found to be true for the air permeability in all cases. This latter effect can be explained by drying damage of the C-(A-)S-H gel in GGBFS-containing binders. On the other hand, low transport coefficients can also be achieved by optimization of the binder formulation without the addition of GGBFS, which is also reflected in the material’s air permeability. Thus, there exists no simple correlation between air permeability (of harshly dried mortars) and durability-related transport coefficients for the studied alkali-activated materials. The corrosion potential vs. time curves in combination with polarization resistance values reveal that the steel reinforcement in geopolymer mortars assumed a passive state. However, this happened considerably later than for steel in CEM I-based mortars. The free corrosion potential of carbon steel reinforcement in the geopolymer mortars had different values than the free corrosion potential values for the CEM I-based mortar for both the active and the passive state; possible reasons for this behavior are discussed. T2 - EUROCORR 2017 CY - Prague, Czech Republic DA - 03.09.2017 KW - Geopolymers KW - Alkali-activated materials KW - Corrosion KW - Steel reinforcement KW - Concrete PY - 2017 SP - Paper 87351, 1 EP - 7 AN - OPUS4-41870 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Hlavacek, Petr A1 - Ebell, Gino A1 - Gluth, Gregor A1 - Reinemann, Stefi A1 - Mietz, Jürgen A1 - Kühne, Hans-Carsten T1 - Betonstahlkorrosion in Geopolymerbetonen bei Angriff von Kohlenstoffdioxid und Chlorid N2 - Der kritische, Korrosion auslösende Chloridgehalt für die Beurteilung der Korrosions-beständigkeit von Betonstahl in Geopolymerbetonen ist von großer Bedeutung für die Dauerhaftigkeitsprognose für bewehrte Elemente aus solchen Materialien. Es sind kaum experimentelle Daten in der Fachliteratur vorhanden und die vorliegenden Werte unterscheiden sich zwischen den Studien erheblich. In diesem Projekt wurde der kritische, Korrosion auslösende Chloridgehalt für Betonstahl (BSt 500) in flugaschebasierten (Ca-armen) Geopolymermörtel für verschiedene Beaufschlagungskombinationen bestimmt: Chloridbeaufschlagung mit 1 M NaCl-Lösung; Auslaugen in entionisiertem Wasser und anschließende Chloridbeaufschlagung im 1 M NaCl-Lösung; Auslaugen in entionisiertem Wasser, Carbonatisierung in Luft bei 20 °C und natürlicher CO2 Konzentration und anschließende Chloridbeaufschlagung mit 1 M NaCl-Lösung. Für Referenz-Zwecke wurde zusätzlich der Korrosion auslösende Chloridgehalt für eine Portland-Zement Mischung bei Auslagerung in 1 M NaCl-Lösung bestimmt. KW - Korrosion KW - Geopolymer PY - 2019 SP - 1 EP - 83 AN - OPUS4-49752 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gluth, Gregor A1 - Hlavacek, Petr A1 - Reinemann, Steffi A1 - Ebell, Gino A1 - Mietz, Jürgen ED - Alexander, M.G. ED - Beushausen, H. ED - Dehn, F. ED - Moyo, P. T1 - Leaching, carbonation and chloride ingress in reinforced alkali-activated fly ash mortars N2 - Alkali-activated fly ash mortars were studied with regard to durability-relevant transport coefficients and the electrochemical behaviour of embedded carbon steel bars on exposure of the mortars to leaching, carbonation and chloride penetration environments. The transport coefficients differed considerably between different formulations, being lowest for a mortar with BFS addition, but still acceptable for one of the purely fly ash-based mortars. Leaching over a period of ~300 days in de-ionized water did not lead to observable corrosion of the embedded steel, as shown by the electrochemical data and visual inspection of the steel. Exposure to 100 % CO2 atmosphere caused steel depassivation within approx. two weeks; in addition, indications of a deterioration of the mortar were observed. The results are discussed in the context of the different reaction products expected in high- and low-Ca alkali-activated binders, and the alterations caused by leaching and carbonation. T2 - International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting (ICCRRR 2018) CY - Cape Town, South Africa DA - 19.11.2018 KW - Alkali-activated materials KW - Steel corrosion KW - Leaching KW - Carbonation PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-464381 VL - 199 SP - Article Number 02025 PB - EDP Sciences AN - OPUS4-46438 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gluth, Gregor A1 - Ebell, Gino A1 - Hlavacek, Petr A1 - Mietz, Jürgen T1 - Chloride‐induced steel corrosion in alkali‐activated fly ash mortar: Increased propensity for corrosion initiation at defects N2 - Chloride contents at the steel–mortar interface that initiate steel corrosion were determined for carbon steel in alkali‐activated fly ash mortar for three different exposure conditions: exposure to 1 M NaCl solution; leaching in deionized water and then exposure to 1 M NaCl solution; and leaching in deionized water, aging in air at 20°C and natural CO2 concentration, and then exposure to 1 M NaCl solution. For comparison, a Portland cement mortar, exposed to 1 M NaCl solution, was studied. The median values of the corrosion‐initiating chloride contents (average over the full length of the rebar) in the alkali‐activated fly ash mortar varied between 0.35 and 1.05 wt% Cl with respect to binder, consistently lower than what was obtained for the Portland cement mortar, but with no clear trend regarding the exposure conditions. For most of the alkali‐activated fly ash mortar specimens, preferential corrosion at the connection between the working electrode and the external measurement setup was observed, while preferential corrosion did not occur for the Portland cement mortar. Scanning electron microscopy and auxiliary experiments in synthetic solutions indicated that this behavior was caused by inhomogeneities at the steel–mortar interface in the alkali‐activated mortar, likely due to its peculiar rheological properties in the fresh state. KW - Alkali-activated materials KW - Steel corrosion KW - Critical chloride content KW - Steel-concrete interface PY - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-507268 VL - 71 IS - 5 SP - 749 EP - 758 PB - Wiley-VCH AN - OPUS4-50726 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -