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Modellierung von Bewehrungskorrosion - Betontechnologische Einflüsse auf elektrochemische Parameter
(2006)
Im Rahmen eines DFG-Forschungsvorhabens (FOR 537) wird ein Teilprojekt an der BAM bearbeitet. Ziel dieser Arbeit ist die quantitative Beschreibung und Bewertung des Korrosionsfortschrittes an Stahlproben mit kleinen Kathodenflächen (Eigenkorrosion) mittels elektrochemischer Messungen. Für die Untersuchungen wurden Betonproben mit eingebetteten Stahlelektroden hergestellt. Dabei wurden gezielt betontechnologische Parameter variiert. Dabei ist der Beton als Elektrolyt zu betrachten. Nach bestimmten Zeitintervallen werden die Betonproben aufgebrochen und die eingebetteten Stahlelektroden durch visuelle Inspektion und anschließende Bestimmung des Masseverlustes bewertet. Zur Charakterisierung des Betons (Elektrolyt) dient das Verfahren der Quecksilberporosimetrie. Mit dem Verfahren lassen sich die Zusammenhänge zwischen den betontechnologischen Parametern und der Porenstruktur aufzeigen und mittels der umfangreichen Variation der Betonparameter die Auswirkung auf den Korrosionsfortschritt nachweisen.
Modelling of reinforcement corrosion - Influence of concrete technology on corrosion development
(2006)
Reinforcement corrosion is influenced by different parameters like resistivity of concrete, setting conditions and also by concrete technology. Moreover the presence of cathodic areas and the possibility of unhampered cathodic reaction influences the reinforcement corrosion. In this paper the development of corrosion without large cathodic areas, called self-corrosion, considering different concrete parameters, is studied.
Corrosion of steel reinforcement in concrete exposed to chloride containing environments is a serious problem in civil engineering practice. The standards and guidelines contain only minimum requirements regarding concrete quality and concrete cover. In very critical cases, for example the ingress of chlorides, the application of different coatings is currently the only possibility to protect the reinforced concrete structures. In this case the modelling of reinforcement corrosion would be more practical. One sub-project of a DFG-research project (FOR 537) is currently performed at the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM). Aim of the sub-project is the description of corrosion propagation and the characterization of the corrosion on specimens with small and large cathodes, by electrochemical parameters. The electrochemical parameters are determined by suitable electrochemical measurements, considering concrete parameters as well as different environmental conditions.
Electrochemical noise measurements on unalloyed steel in chloride-containing alkaline environment
(2007)
The investigations discussed in this paper aim to clarify whether electrochemical noise measurements (ENM) are capable for application in concrete and mortar, particularly with regard to pitting initiation in such environment. For these purposes, the results of several different test series are compared and discussed. Based on investigations on passivity and pitting corrosion in alkaline solutions with different chloride contents further results in cement paste, mortar and concrete are evaluated.
Corrosion of steel reinforcement in concrete exposed to chloride containing
environments is a serious problem in civil engineering practice. Electrochemical
methods, e.g. potential mapping, provide information whether the steel reinforcement
is still passive or depassivation has been initiated. By applying such techniques no
information on the type of corrosion, its extent and distribution of corrosion products
is available. Particular the corrosion progress is a significant problem. Especially in
the case of element corrosion in reinforced concrete structures, the development at
the anode can not be separated into corrosion damage causing by element corrosion
or self-corrosion. Until now also in laboratory tests it is impossible to collect such
information without destroying specimens after electrochemical testing was
performed place. To overcome this problem it was tried to study the steel surface
within the mortar specimens by X-ray tomography (CT). Within the scope of these
investigations it could be shown, that X-ray tomography is suitable to make corrosion
pits visible which are embedded in a mortar with a cover thickness of about 35 mm.
In this publication the corrosion damage of reinforced steel is documented timedependent
by X-ray tomography.
Investigations of corrosion on small cathodes in reinforced concrete - observations and suggestions
(2009)
Sicherheit und Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken sind einer der wichtigsten Ansprüche bei der Bemessung von Gebäuden. Normen und Vorschriften beinhalten nur allgemeine Anforderungen an Betonqualität und Betondeckung. In besonders kritischen Fällen, beispielsweise dem Eindringen von Chloriden ist die Applikation von Beschichtungen häufig die einzige Möglichkeit die Bewehrung effektiv vor der Initiierung der Korrosion zu schützen. Im Fall der Depassivierung der Bewehrung ist die Modellierung der Korrosion eine geeignete Methode um eine Lebensdauerbemessung zu gewährleisten. In der Praxis wird die Bewehrung lokal durch in den Beton eingedrungene Chloride depassiviert und es bilden sich an dieser Stelle eng begrenzte, loch und muldenartige anodische Bereiche aus, die kathodischen Bereichen gegenüber stehen. Nach einer Zeit tritt an der Anode ein signifikanter Massenverlust auf, der aufgrund einer anodischen Eisenauflösung infolge eines Stromflusses zwischen anodischen und kathodischen Bereichen verursacht wird. Dabei kann das Flächenverhältnis zwischen anodischen und kathodischen Bereichen in einer Größenordnung von mehreren Dekaden schwanken und wird als Makroelementkorrosion bezeichnet. Die realen Massenverluste, die in der Praxis vorgefunden werden, liegen allerdings of bedeutend höher. Dieser zusätzliche Anteil an Korrosionsabtrag, der nicht auf Makroelementkorrosion zurückzuführen ist, wird als Eigenkorrosion bezeichnet. Dabei handelt es sich um eine zusätzliche Eisenauflösung auf der Anode, die durch die Hydrolyse in den Löchern verursacht wird. Dieser Eigenkorrosionsanteil muss daher bei der Lebensdauerbemessung eines Bauwerkes berücksichtigt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist daher die Entwicklung der Eigenkorrosion, sowie die Entwicklung der anodischen Bereiche mit Hilfe elektrochemischer Parameter, Massenverluste und der Computertomografie zu beschreiben. Die elektrochemischen Parameter wurden dabei mit üblichen elektrochemischen Methoden aufgezeichnet und in Abhängigkeit von verschiedenen Betonparametern und Klimaten aufgetragen. Abschließend wird die Entwicklung der Eigenkorrosion in Abhängigkeit der verschiedenen Parameter in dieser Arbeit gezeigt und diskutiert.
Corrosion of steel reinforcement in concrete exposed to chloride containing environments is a serious problem in civil engineering practice. Electrochemical methods, e.g., potential mapping, provide information whether the steel reinforcement is still passive or depassivation has been initiated. By applying such techniques no information on the type of corrosion, its extent and distribution of corrosion products is available. Particular the corrosion progress is a significant problem. Especially in the case of macrocell corrosion in reinforced concrete structures, the development at the anode cannot be separated into corrosion damage resulting from macrocell corrosion or self-corrosion. Until now also in laboratory tests it is impossible to collect such information without destroying specimens after electrochemical testing was performed. To overcome this problem it was tried to study the steel surface within the mortar specimens by X-ray tomography (CT). Within the scope of these investigations it could be shown, that X-ray tomography is suitable to make corrosion pits and their development visible which are embedded in a mortar with a cover thickness of about 35 mm. In this publication the time-dependent corrosion damage of reinforced steel is documented by X-ray tomography.
Zwei Bildhauermodelle aus dem Georg-Kolbe-Museum Berlin standen
zur Restaurierung an. Das kleinere, "Lucino" (1920), 41cm, wurde hochauflösend
mit CT gemessen, da mittels CT sowohl der Herstellungsprozeß einer Gipsstatue
als auch der innere Zustand, wie Ergänzungen, Klebungen und Armierungen,
festgestellt werden können. Aus den CT Bildern ergab sich eine für die vorher vermutete
Gipszusammensetzung ungewöhnliche innere Struktur. Mit einer Freihand
bedienten Röntgenpistole zur Messung der Röntgenfluoreszenz wurde daraufhin die
Zusammensetzung des Materials der Statuette als Terracotta bestimmt. Durch den
Einsatz von Helium als Spülmittel konnten auch leichte Materialien nachgewiesen
und so eine Unterscheidung zwischen Gips und gebranntem Ton durchgeführt werden.
Aus den CT Daten wurde eine virtuelle Darstellung der äußeren Geometrie gewonnen.
Ein damit versuchsweise erstelltes Replik (Rapid Prototyping, 3D-Drucker,
TU-Berlin) entsprach nicht den Anforderungen des Museums zur Erstellung einer
Gußform für eine Bronzekleinserie der Statuette.
Die zweite Statue, die "Große Nacht" (1930) ist mit ihrer Größe von 2,12m und aufgrund
des durch korrodierende Metallarmierung verursachten Schadensbildes nicht
mehr transportfähig. Eine in-situ Untersuchung mit dem mobilen Tomographen, der
in den 1980ern zur Untersuchung von Bäumen gebaut und jetzt mit einem modernen
Flachdetektor und einer Röntgenröhre ausgestattet ist, wird vorgestellt. Die Möglichkeiten
der in-situ CT für große Skulpturen werden anhand der Ergebnisse diskutiert.
The paper presents the damage model of German Research Unit 537 which was used as a working hypothesis for the development of a user-friendly design model. Excerpts from the laboratory experiments and numerical calculations processed in project A of the research unit are presented here. The excerpts include the quantification of self-corrosion, geometrical effects in the macrocell corrosion, development of corroding steel surface and pit depth as well as the quantification of the resistivity of the concrete and the corrosion of steel in cracked concrete.
Investigations of corrosion on small cathodes in reinforced concrete - observations and suggestions
(2009)
Corrosion of steel reinforcement in concrete exposed to chloride containing environments is a serious
problem in civil engineering practice. The standards and guidelines contain only minimum
requirements regarding concrete quality and concrete cover. In very critical cases, for example the
ingress of chlorides, the application of different coatings is currently the only possibility to protect the
reinforced concrete structures. In this case the modelling of reinforcement corrosion would be more
practical. One sub-project of a DFG-research project (FOR 537) is currently performed at the Federal
Institute for Materials Research and Testing (BAM). Aim of the sub-project is the description of
corrosion propagation and the characterization of the corrosion on specimens with small cathodes by
electrochemical parameters. The electrochemical parameters are determined by suitable
electrochemical measurements, considering concrete parameters as well as different environmental
conditions.