Korrosionsprodukte und deren Volumenfaktor bei der Korrosion von Stahl in Beton

Korrosion der Bewehrung ist eine der Hauptursachen für Schäden an Betonbauwerken. Das Volumen des Rostes ist i. d. R. um ein Vielfaches größer als das ursprüngliche Stahlvolumen, was zu Rissbildungen und Abplatzungen des Betons bis hin zum Verlust der Gebrauchstauglichkeit führen kann. Basierend auf gezielten Korrosionsuntersuchungen werden in diesem Beitrag die Hauptkomponenten der typischen Eisenoxide und ‐hydrate sowie deren Volumenfaktoren beschrieben, die als Basis für weiterführende Betrachtungen der Auswirkungen der Bewehrungskorrosion dienen sollen. Corrosion Products and their Volume Factor Created by Corrosion of Steel in Concrete Steel corrosion is one of the main reasons of degradation and damage of concrete structures. The volume of rust, resulting from steel corrosion, can be several times greater than the original steel volume which leads to cracking and spalling of the concrete and may finally end in the loss of structural functionality. Based on corrosion experiments on black steel, this article presents the major components of typical oxide layers and their volume expansion and thus forms a basis for further studies on corrosion of steel in concrete.     

Korrosionsbeständigkeit eines nichtrostenden Chromstahls in karbonatisiertem Normal‐, Leicht‐ und Recyclingbeton

Um der Forderung nach Nachhaltigkeit nachzukommen, wird in den nächsten Jahren der Einsatz von Betonen mit rezyklierten Gesteinskörnungen (Beton‐ und Mischabbruch) zunehmen. Wegen den wärmedämmenden Eigenschaften wird auch der Bedarf an Betonen mit Leichtzuschlägen (z. B. Blähglas) steigen. Als wesentliches Element dieser Entwicklung werden für die Zementund Betonproduktion zunehmend Zemente mit reduziertem Portlandzementklinkergehalt sowie Zusatzstoffe wie Flugasche und Hüttensand verwendet. Damit nimmt der Karbonatisierungswiderstand der Betone tendenziell ab und das Risiko für Korrosionsschäden zu. Die nachfolgend vorgestellten Untersuchungen hatten zum Ziel, die Korrosionsbeständigkeit eines nichtrostenden Chromstahls (Top12, Zusammensetzung entspricht ungefähr dem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4003) in karbonatisiertem Beton mit unterschiedlicher Zusammensetzung zu evaluieren, mit normalem Betonstahl zu vergleichen und zu beurteilen. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass der Top12, im Gegensatz zum normalen Betonstahl, in allen untersuchten Betonen und damit auch in stark karbonatisierten Recyclingbetonen beständig ist. Corrosion Resistance of a Stainless Chromium‐Steel in Carbonated Ordinary, Light‐Weight and Recycling Concrete In order to achieve the goals for a sustainable development, concrete with recycled aggregates (concrete and mixtures from concrete and masonry, e.g. clay bricks and calcium silicate blocks etc.) is going to be used more and more in the future. Due to its thermal insulating properties, the demand for concrete with light‐weight aggregates (e.g. foam glass) will also increase. As an essential element of this development, an increasing amount of cements with a reduced clinker factor as well as of mineral additions such as fly ash and ground granulated blast furnace slag is used for concrete production. Therefore, as a general tendency, the carbonation resistance of concrete mixes decreases while the risk of corrosion damages increases. The goal of the investigations described in this paper was to evaluate and to assess the corrosion resistance of a stainless rebar (Top12, composition corresponds approx. to steel grade 1.4003) in various carbonated concrete mixes and to compare the results with common rebars. The results lead to the conclusion that, in contrast to common rebars, Top12 is durable in all investigated concrete mixes, including strongly carbonated recycling concretes.     

Repassivation of steel in carbonated concrete induced by cathodic protection

The paper discusses the peculiarities of cathodic protection applied to steel in carbonated concrete, which are strictly connected to the production of alkalinity at the steel surface. Results of a research on the application of cathodic protection to specimens with steel bars in carbonated concrete are discussed. A thin layer of concrete was realkalized within a period of 4–5 months by applying a current density of 10 mA/m² and steel could repassivate even in the presence of small contents of chlorides. A lower current density of 5 mA/m² could only maintain steel passive when the concrete in the vicinity of the steel had been previously realkalized through the application of a start‐up current density of 70 mA/m² for one month. Protection mechanisms are investigated and design of cathodic protection of steel in carbonated concrete is outlined. The possibility of obtaining protection on deeper rebars is also considered.