Korrosion der Bewehrung

a)     Chemische Korrosion durch Einwirkung von Wasser, Sauerstoff, Säuren, Basen und Salzlösungen

b)     Elektrochemische Korrosion durch Bildung elektrochemischer Elemente (Anode und Kathode) in einem Elektrolyt

c)     Galvanische Korrosion durch Einwirkung eines Gleichstroms

d)     Spannungsrisskorrosion durch Einwirkung eines Korrosionsmittel und Zugspannungen

Unedleres Metall wird oxidiert, edleres Metall wird reduziert. Kontaktkorrosion tritt auf, wenn zwei verschiedene Metalle oder Metalllegierungen elektrisch leitend miteinander verbunden sind und gleichzeitig mit einem elektrolytischen Medium (z. B. Wasser, Betonfeuchte, Tausalzlösung) in Kontakt stehen. Durch den Kontakt und die Potentialunterschiede entsteht ein Stromkreis, zusätzlich wird durch das Elektrolyt der Ionenfluss ermöglicht. Dabei stellt das unedlere Metall eine Anode dar, die Elektronen abgibt und infolgedessen korrodiert. Das edlere Metall mit dem höheren Potential ist die Kathode. Der Prozess kann clever zur Vermeidung von Korrosion an wichtigen Stellen genutzt werden (Opferanode). 

-         Ebenmäßige/gleichmäßige Korrosion (große Anode, kleine Kathode)

-         Lochfraßkorrosion (Lokal eng begrenzte Anode, große Kathode)

-         Interkristalline Korrosion (nur bei hochfesten Stählen)

-         Transkristalline Korrosion (nur bei hochfesten Stählen)

1)     Anodische Eisenauflösung (Chloridkonzentration senken)

2)     Kathode an der O2 reduziert wird

3)     Elektrische Leitfähigkeit (Externe Spannungszugabe)

4)     Elektrolyt [Feuchtigkeit] (Beton trockenlegen)

5)     Oxidationsmittel [Sauerstoff]

1)     Eindringen der Chloride bis zum Stahl

2)     Lokale Depassivierung

3)     Passivierter Stahl um depassivierte Stelle ist edler -> Elementbildung

4)     Beginn des Lochfraßes 

Grob gesagt: Bei der Carbonatisierung diffundiert CO2 und H2O frontartig in den Beton. Dringt CO2 ein, sinkt der pH-Wert (<10). Erreicht die Carbonatisierungsfront die Bewehrungslage, wird die Schutzschicht, die durch das alkalische Milieu entstanden ist (pH > 12), aufgelöst. Ohne diese Schutzschicht sind alle Gegebenheiten für eine Korrosion des Stahls vorhanden und es kommt zur Korrosion.

In chemischem Sinne: Der Hauptbestandteil der reagiert ist Calciumhydroxid (Ca(OH)2 bzw. CH). Es reagiert mit CO2 aus der Luft zu Calciumcarbonat (CaCO3):

Ca(OH)2​+CO2​→CaCO3​+H2​O

Diese Reaktion verbraucht das alkalische Calciumhydroxid (Ca(OH)2 bzw. CH) und senkt den pH-Wert auf unter 9.  Aufgrund des geringeren Klinkeranteils hat CEMIII auch hier, ähnlich wie beim Frost-Tausalz-Widerstand, Nachteile. Bei schlechtem Beton wandert die Front ca. 3-4mm pro Jahr, in guten sind es nur rund 1mm.  Unter atmosphärischem Druck P0 ist CO2 nicht in Wasser löslich. Gesättigte Poren haben demnach einen Vorteil gegenüber der Carbonatisierung.

Man darf nicht vergessen, dass Betonstahl nicht nur durch Carbonatisierung anfängt zu rosten. Durch das Eindringen von Chloriden wird der Oxidfilm um die Bewehrung ebenfalls punktuell aufgelöst. Der Chlorideindrang ist dabei konzentriert. 

• geringer w/z Wert
• gute Nachbehandlung
• hohen Zementgehalt (>270 kg/m3)
• Zusatzmittel
• ausreichende Verdichtung

• Imprägnierungen
• Versiegelungen
• Beschichtungen
• Bekleidungen
• Sonderverfahren

-         Hoher Zementgehalt bedeutet viel Portlandit [=Calciumhydroxid (Ca(OH)2)] nach der Hydratation (Passivschicht)

-         Aber auch: Viel Zement bringt eine dichtere Matrix mit sich, was den Eindringwiderstand von Chloriden und C02 erhöht.

-         Und: Ein hoher Zementgehalt bedeutet mehr Bindungskapazität für Chloride (Friedelsches Salz: Entsteht bei Reaktion von C3A mit Chloridionen und bindet somit die Chloride. Prozess ist jedoch reversibel, beispielsweise wenn pH-Wert fällt)

1)     Passivschicht wird aufgelöst, wenn Chloridkonzentration an der Stahloberfläche einen kritischen Chloridgehalt des Zements übersteigt.

2)     Dazu gelangen Chloride über Diffusion, Kapillartransport oder Risse in den Beton und greifen die Passivschicht lokal an. Hierbei werden mit Fe2+ lösliche Eisen-Chlorid-Komplexe gebildet, die zur Lochfraßkorrosion führen

3)     In den Anodenbereichen entstehen Eisen-Ionen, die mit Chloriden zu FeCI2 reagieren. FeCI2 ist hygroskopisch und somit korrosionsbeschleunigend. 

-         Max. Carbonatisierungsfortschritt bei etwa 50…70 % relativer Luftfeuchte

-         Unter 30 % relativer Luftfeuchte quasi Stillstand

-         Außerdem Stillstand bzw. keine weitere C02-Diffusion wenn Poren gesättigt sind

-         Methylorange: erst rot (pH = 3,1) dann orange (pH = 4,4)

-         Lackmus: erst rot (pH < 5) dann blau (pH < 8)

-         Phenolphtalein: erst farblos (pH <7 ) dann rot (pH > 7) 

Chloridionen können sich an andere Ionen und Moleküle im Porenwasser anhängen und werden so leichter in den Beton transportiert. Normalerweise gilt: Möchte ein Ion wandern, muss ein Gegenion ebenfalls wandern. Bei der Huckepackwirkung kann sich das Ion an das Gegenion hängen. 

-         Beschleunigung des Ionentransports durch Anlegen eines elektrischen Feldes

-         Hierbei ist die Kathode eine 10 %-ige NaCI-Lösung

-         Die Spannung lieht idR bei 30 +/- 0,2 V

-         Dauer: Rund 12h bis zu 7 Tagen

-         Messvorgang: Probe spalten und mit Silbernitrat-Lösung besprühen