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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.
Geopolymers present a group of novel building materials exhibiting improved chemical resistance, fire resistance and lower CO2 emissions over traditional OPC-based materials.
Corrosion of steel rebars in concrete presents one of the main deterioration mechanisms limiting service life of the reinforced structures. The corrosion is accompanied by an expansion of the corrosion products causing high pressures, concrete cracking and finally spalling of a cover layer. Critical chloride concentration, loss of alkalinity and modeling of the steel corrosion are in researchers' spotlight for decades, however steel corrosion in geopolymer materials is insufficiently described and understood yet.
An optimized geopolymer mixture based on German hard coal fly ash activated with sodium hydroxide and sodium silicate solutions was selected for steel reinforcement-corrosion experiments. The formation of passive layer on the steel rebars is observed after approx. two weeks of hardening at laboratory temperature. However, alternative heat-treatment at 80°C for several hours leads to immediate formation of the passive layer as well as to a faster strength gain (80 MPa after 24h at 80°C).
Chloride diffusion coefficient, Na+ leaching as well as carbonation rate is identified on unreinforced geopolymer mortar samples. The data are used for simulations and design of the steel rebars-corrosion experiments. The effect of chloride ingress, Na+ leaching and carbonation of the geopolymer mortar on the steel-reinforcement corrosion is studied.