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Stahlarmierte Betonbauwerke in chloridhaltigen Medien


Beton ist hart, doch er braucht ein Skelett, wenn er nicht brechen soll. Deshalb haben die meisten Betonbauten ein Innenleben aus Stahl. Das Geflecht aus Matten und Stangen nimmt die Kräfte auf und erhöht die Festigkeit. Freitragende Bauwerke erfordern einen zusätzlichen Kniff. Vorgespannte Stahltrossen, die sich zusammenziehen wollen, erzeugen im Beton einen Gegendruck zur Belastung. Damit werden größere Spannweiten z.B. bei Brücken oder Talsperren möglich. Doch auch der beste Stahl ist nicht gegen die zerstörerische Kraft der Korrosion gefeit.

Für die herkömmliche Methodik des Korrosionsschutzes stellt der Schutz von Bewehrungsstählen in Betonbauwerken ein nahezu unlösbares Problem dar, da nach dem Erhärten des Betons keine Möglichkeit mehr besteht, an den Stahl heranzukommen. Im Normalfall, das heißt in nichtaggressiven Medien, ist Stahl in Beton hin reichend geschützt. Dieser Schutz kommt durch die Ausbildung einer submikroskopischen Oxidschicht auf der Stahloberfläche im alkalischen Medium des interkristallinen Porensystems zustande. Die Wirksamkeit dieser Passivierung genannten Schutzschicht ist jedoch nur dann gegeben, wenn das alkalische Medium an keiner Stelle der Einbettung gestört ist. Die langfristige Beständigkeit der alkalischen Umhüllung ist an die Stabilität der passivierenden Bedingungen gebunden. Dies bedeutet, daß bei der Herstellung eines Stahl- oder Spannbetonnbauwerks alle Stahloberflächen von Beton bedeckt sein müssen und zugleich die Dicke und Dichte der Betondeckung Gewähr bietet, daß die zur Passivierung notwendigen Rahmenbedingungen während der gesamten Gebrauchsdauer des Bauwerks unverändert bleiben.

Eine Depassivierung und damit Korrosion kann durch zwei Prozesse ausgelöst werden: Das wäre zuerst die Depassivierung durch Carbonatisierung des in der Luft enthaltenen CO2 , das durch Risse im Beton an die Armierung gelangen und dort reagieren kann. Die zweite, wesentlich gefährlichere Ursache für die Korrosion von Bewehrungsstählen ist das Eindringen von Chloridionen in das Betongefüge, was vor allem an Straßenkonstruktionen und Fundamentteilen, die Tausalzen ausgesetzt sind, der Fall ist. In solchen Fällen saugt sich der Beton förmlich voll Chloridionen, das Auftreten von Korrosionsschäden ist dann nur noch eine Frage der Zeit. Durch die im Regelfall in jeder Betonkonstruktion enthaltenen Substanzen Wasser und Sauerstoff bildet sich in den depassivierten Bereichen das sattsam bekannte Korrosionsprodukt Rost. Da es sich bei den besprochenen Korrosionsreaktionen um elektrochemische Reaktionen handelt, lag der Gedanke nahe, auf dem Gebiet des elektrochemischen Korrosionsschutzes ein geeignetes Gegenmittel zu suchen. Der kathodische Korrosionsschutz besitzt in vielen Bereichen der Technik eine langjährige Tradition.

Der Gedanke, den kathodischen Schutz auch bei der Sanierung korrionsgefährdeter Stahlarmierungen in Beton einzusetzen wurde Mitte der 70er Jahre in den USA entwickelt. Den Hintergrund für diese Entscheidung bildeten die immensen, durch Tausalze entstandenen Korrosionsschäden an den Stahlbetonfahrbahnen der Brücken des Interstate Highway Systems, bei denen alle Sanierungsansätze konventioneller Art zu keinem Erfolg führten.