8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 217 Auslaugungsinduzierte Bewehrungskorrosion in wasserführenden Trennrissen Untersuchungen zum Einfluss der Wasserdruckhöhe auf die Depassivierung und die Korrosionsrate der Bewehrung Toni Pollner, M. Eng. Institut für Material- und Bauforschung (IMB), Hochschule München Dr.-Ing. Amir Rahimi Bundesanstalt für Wasserbau, Karlsruhe Prof. Dr.-Ing. Christoph Dauberschmidt Institut für Material- und Bauforschung (IMB), Hochschule München Zusammenfassung Bei der auslaugungsinduzierten Korrosion in wasserführenden Trennrissen wird der Beton in den Rissflanken durch das strömende Wasser so stark ausgelaugt, dass es zu einer Depassivierung des Betonstahls kommt. Ob die Auslaugung zu einer schädigenden Korrosion des Betonstahls führt, hängt vermutlich von der Dauer und der Intensität der Durchströmung ab. Systematische Untersuchungen hierzu liegen bisher jedoch nicht vor. Hier werden daher Untersuchungen zum Durchfluss- und Korrosionsverhalten kleinformatiger Prüfkörper aus Stahlbeton mit mittleren Rissbreiten von 0,20 bis 0,25 mm vorgestellt, die bei Wasserdruckhöhen von 0,04-bar, 0,20 bar und 1,00 bar mit demineralisiertem Wasser beaufschlagt wurden. Unmittelbar nach Beginn der Wasserbeaufschlagung zeigen sich elektrochemisch erste Anzeichen für Korrosion: Das freie Korrosionspotential fällt erheblich ab und der Elementstrom nimmt stark zu. Der anschließende zeitliche Verlauf der Korrosionskennwerte weist eine gewisse Abhängigkeit vom Durchfluss auf. Während die Potentialdifferenzen der annähernd drucklos beaufschlagten Prüfkörper über die Zeit wieder abnehmen und der Elementstrom entsprechend zurückgeht, bleiben die Werte der Versuchsreihen mit 0,20 und 1,00 bar kontinuierlich auf einem kritischen Niveau. 1. Einführung Als Hauptursachen für die Korrosion von Stahl im Beton werden generell die Carbonatisierung des Betons und das Überschreiten eines kritischen Chloridgehalts auf Höhe der Bewehrung angesehen. Neben diesen beiden Hauptursachen wird darüber hinaus auch von Schadensfällen berichtet, in denen es im Bereich von wasserführenden Trennrissen oder Fugen, trotz fehlendem Kohlendioxidzutritt und der Abwesenheit von Chloriden, zu Stahlkorrosion gekommen ist. Raupach und Wolff beispielsweise berichten in [1] über die durchgerostete Bewehrung im Bereich eines wasserführenden Trennrisses einer Stützwand, die lokale Bewehrungskorrosion im Rissbereich einer Hochwasserentlastungsanlage sowie die mutmaßliche Korrosion des Betonstahls in einem Grundablassstollen einer Talsperre. Anhand der beiden erstgenannten Beispiele wurde gezeigt, dass Korrosion in wasserführenden Rissen auch ohne Carbonatisierung oder Chlorideinwirkung stattfinden kann. Bei dem zuletzt genannten Beispiel wurde die Bewehrung nicht freigelegt, somit kann über deren Zustand nur spekuliert werden. Aufgrund der vorhandenen braunen Verfärbungen im Bereich der Risse, wird jedoch davon ausgegangen, dass die Bewehrung zumindest teilweise depassiviert ist und korrodiert. Im Falle der Stützwand wurde mithilfe von Phenolphtalein ein verringerter pH-Wert in den Rissflanken nachgewiesen. Das legt die Vermutung nahe, dass es infolge des durchströmenden Wassers zu einer Auslaugung des Betons gekommen ist. Das Wasser löst dabei Alkalien im Bereich der Rissflanken und transportiert sie aus dem Beton hinaus. Auf diese Weise sinkt der pH-Wert soweit ab, dass es zu einer Depassivierung des Betonstahls kommt. Dieser als Hydrolyse bezeichnete Mechanismus der Auslaugung des Betons durch den Kontakt mit weichen Wässern ist bekannt und wurde bisher vor allem in Zusammenhang mit dem Bau von Trinkwasserbehältern erforscht, vgl. [2-4]. Bei ausreichender Qualität und Dicke der Betondeckung kommt es dabei i. d. R. nicht zur Depassivierung innerhalb der planmäßigen Nutzungsdauer. Im Gegensatz dazu können die Rissflanken wasserführender Trennrisse durch den fortwährenden Wasseraustausch vergleichsweise rasch auslaugen. Erschwerend kommt hinzu, dass die Passivschicht nur im Rissbereich geschädigt wird. Auf diese Weise bildet sich ein Makrokorrosionselement mit kleiner lokaler Anode und großer Kathode in gut belüfteten 218 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Auslaugungsinduzierte Bewehrungskorrosion in wasserführenden Trennrissen Bereichen aus. Da die Korrosionsgeschwindigkeit durch das Flächenverhältnis von Kathode zu Anode bestimmt wird, kann die Eisenauflösung als anodische Reaktion mit großer Geschwindigkeit voranschreiten. Ähnlich wie bei chloridinduzierter Korrosion bilden sich Korrosionsmulden aus, in denen jedoch wegen der geringen Chloridkonzentration vermutlich keine Ansäuerung stattfindet [1]. Darüber hinaus berichten Raupach und Wolff, dass Korrosionsprodukte, die eine korrosionshemmende Wirkung hätten, durch das den Riss durchströmende Wasser abtransportiert werden. Infolgedessen sind sehr hohe Korrosionsgeschwindigkeiten möglich. Rahimi beschreibt in [5; 6] die Betonstahlkorrosion in Rissen oder Fugen von Unterwasserbauteilen an Binnenwasserstraßen, die im Rahmen der Inspektion trockengelegt wurden. Im Falle einer 40-Jahre alten Kammerwand waren ausgedehnte Rostflecken in der Arbeitsfuge über dem Boden der Schleuse zu sehen, worauf hin die Bewehrung partiell freigelegt wurde. Im Bereich der Fuge waren sechs vertikal verlaufende Betonstähle gerissen. Als wahrscheinlichste Ursache wird eine korrosionsbedingte Querschnittsminderung in Verbindung mit hohen zyklischen Zugspannungen durch Schleusungsvorgänge vermutet. Durch die Arbeitsfuge dringt Wasser als Folge der unterschiedlichen Wasserstände zwischen Schleusenkammer und Grundwasser auf der anderen Seite. Die Bewehrung außerhalb der Fuge zeigte keine Querschnittsminderung. Ein ähnlich gelagerter Fall bei einer anderen Schleuse wurde an einer Trennwand zwischen zwei Sparbecken festgestellt. Auch hier dringt Wasser infolge unterschiedlich hoher Pegelstände in den Becken durch eine horizontale Arbeitsfuge. Die senkrecht zur Fuge verlaufende Bewehrung zeigte an dieser Stelle ebenfalls erhebliche Korrosionsspuren und Materialverluste. Ziel der hier vorgestellten Untersuchungen ist es, festzustellen, ob ein Einfluss der Wasserdruckhöhe und damit auch der Wasseraustauschrate im Trennriss auf die Depassivierung und Korrosionsrate der Bewehrung nachweisbar ist. 2. Untersuchungen 2.1 Übersicht Die Untersuchungen erfolgten an 12 balkenförmigen Prüf körpern aus Stahlbeton, in denen zur Messung elektrochemischer Kenngrößen Elektroden installiert waren. Die Prüf körper wurden aus Portlandzement- und Hochofenzementbeton hergestellt und nach hinreichender Erhärtung wurde ein mittiger Trennriss mit einer mittleren Rissbreite von 0,20 bis 0,25-mm erzeugt. Durch die seitlich verdämmten Risse wurde über einen gesamten Zeitraum von 460 Tagen, mit einer zwischenzeitlichen Unterbrechung, über Klebepacker demineralisiertes Wasser mit einem hydrostatischen Druck von 0,04 bar, 0,20 bar oder 1,00 bar eingeleitet. Somit standen jeweils zwei Prüf körper pro Wasserdruckhöhe und Zementart zur Verfügung. Die Unterbrechung zwischen 259 und 361 Tagen diente der Untersuchung einer möglichen Repassivierung des Betonstahls. Die Prüfflüssigkeit wurde im Falle der nahezu drucklos beaufschlagten Proben mit Hilfe eines 40 cm über den Proben angeordneten Wasserbeckens realisiert. Für die Prüf körper mit einem Wasserdruck von 0,20 und 1,00-bar (entspricht 2 m bzw. 10 m Wassersäule) wurde die Prüfflüssigkeit aus einem Becken mit einer Wasserpumpe angesaugt und über, auf den jeweiligen Druck eingestellte, Druckminderer durch die Proben gepumpt. Die aus den Rissen strömende Flüssigkeit wurde in den darunterliegenden Becken aufgegangen und in das höher gelegene Becken (0,04 bar) gepumpt bzw. von der Pumpe angesaugt (0,20 und 1,00 bar). Um eine ungewünschte Anreicherung mit Alkalien (die die Selbstheilung der Risse unterstützen würden) in beiden Becken zu verhindern und damit näherungsweise gleichbleibende Bedingungen zu schaffen, wurde die Lösung regelmäßig mit einem Ionentaustauscher demineralisiert. Parallel zur Wasserbeaufschlagung erfolgte eine diskontinuierliche Messung der Durchflussmengen sowie der Wassereigenschaften (Leitfähigkeit, Temperatur und pH-Wert), eine quasi-kontinuierliche Aufzeichnung der Elektrodenpotentiale, der instationären Elementströme und der Elektrolytwiderstände im Intervall von 12-Stunden sowie die Ermittlung der Ruhepotentiale, Polarisationswiderstände, ohmscher Spannungsabfälle (IR-Drop) und Bezugselektrodenpotentiale gegen Kupfer-Kupfersulfat im Intervall von vier bis acht Wochen. Darüber hinaus wurden die stationären Elementströme ermittelt und Stromdichte-Potential-Kurven erstellt. Nach Ablauf der gesamten Versuchsdauer wurden die Prüfkörper getrennt und die Trennflächen mit LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) analysiert, um die vermutete Auslaugung im Rissbereich durch Elementanalyse nachzuweisen. Die eingebauten Betonstähle wurden zudem visuell auf Korrosionsspuren untersucht. In diesem Beitrag wird über die Ergebnisse im Zusammenhang zwischen Durchfluss und den quasi-kontinuierlich aufgezeichneten elektrochemischen Kenngrößen berichtet. 2.2 Material und Herstellung Durch die Stahlbetonprüfkörper mit den (Beton) Abmessungen von 480-×-100-×-100-mm 3 (l×b×h) verläuft in Längsrichtung ein mittig angeordneter Betonstahl mit einem Durchmesser d S von 10 mm und einer Länge l S von 500 mm. Bei dem Stahl handelt es sich um einen im TEMPCORE TM -Verfahren hergestellten Betonstahl der Sorte B500B. Der Betonstahl wurde vor dem Einbau an den Randbereichen auf einer Länge von 210 mm sandgestrahlt, so dass die mittleren 80 mm des Stabs in ihrem ursprünglichen, gewalzten Zustand verblieben. Anschließend wurden die sandgestrahlten Bereiche bis 10 mm vor die Walzhaut mit einem zäh-elastischen Zweikomponentenkleber auf Polyurethanbasis abgedichtet. Der 10 mm breite Übergangsbereich wurde nicht beschichtet, um das Risiko einer zusätzlichen Spaltkorrosion zu verringern. Über der Abdichtung wurden mithilfe von Abstandhaltern mit einem Durchmesser von d A -=-50-mm sechs Streckmetallringe mit einer Breite von b R -=- 20-mm in regelmäßigen Abständen, symmetrisch zu der später er- 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 219 Auslaugungsinduzierte Bewehrungskorrosion in wasserführenden Trennrissen zeugten Rissebene, befestigt. Die Streckmetallringe bestehen aus dem Trägermetall Titan und sind mit einem Metallmischoxid beschichtet (Ti/ MMO-Elektroden). Die beiden inneren Ringe dienen im Rahmen der elektrochemischen Messungen als Pseudo-Referenzelektrode (RE) und die vier äußeren Ringe als Gegenelektrode (GE). Der mittlere, unbeschichtete, 100-mm lange Bereich des Betonstahls kreuzt den erzeugten Riss und stellt die Arbeitselektrode (AE) dar. Abb. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Prüfkörpers. Für den Beton wurden zwei Rezepturen gewählt, die sich ausschließlich durch die Zementart unterscheiden. Für die Serie PZ wurde ein Portlandzement CEM-I-42,5-N (hoher Ca(OH) 2 -Gehalt des Betons) und für die Serie HZ ein Hochofenzement CEM-III/ A 32,5-N-LH (üblicher Beton für massige Bauwerke wie Schleusen) verwendet. In beiden Fällen wurde dem Zement eine calcitische Gesteinskörnung mit der Sieblinie AB16 sowie Münchner Leitungswasser hinzugefügt. In Tab.-1 sind die Betonzusammensetzungen sowie die ermittelten Frisch- und Festbetonkennwerte zusammengefasst. Bei der Herstellung wurden auf den drei Schalungsseiten in Mitte der Längsrichtung drei Dreikantleisten mit einer Höhe von h D = 7 mm befestigt, um den Betonquerschnitt an dieser Stelle zu schwächen und eine Sollrissstelle zu erzeugen. Die Prüfkörper wurden 24-Stunden nach der Herstellung ausgeschalt und anschließend einen Monat unter Wasser sowie sechs weitere Monate trocken bei einer Temperatur von T-=-20-±-2-°C gelagert. Anschließend wurden die Trennrisse mit einer Universalprüfmaschine und einer Biegezugvorrichtung erzeugt. Dabei wurden die Prüfkörper iterativ wechselseitig belastet, bis sich eine mittlere Rissbreite w m zwischen 0,20 und 0,25-mm eingestellt hatte. Damit sich die Risse infolge der Biegedruckbeanspruchung nicht wieder schließen, wurden zusätzlich zu den Sollrissstellen Kerben mit einer Tiefe ca. 20-mm in die Ecken der Prüfkörper hineingeschnitten. In die Kerben wurden Metallplättchen und -folien unterschiedlicher Stärken eingelegt, um die gewünschte Rissbreite auch nach Entlastung aufrechtzuerhalten. Nach Erzeugung der Trennrisse wurden die Prüfkörper nochmal für drei Monate trocken gelagert. Um das Wasser einzuleiten, wurden Klebepacker mit Hilfe eines zäh-elastischen Zweikomponentenkleber auf Polyurethanbasis auf den Proben appliziert und die Risse seitlich mit dem gleichen Material abgedichtet. Zu Beginn der Wasserbeaufschlagung waren die Proben 324-Tage alt. Die elektrische Leitfähigkeit des demineralisierten Wassers betrug vor der Beaufschlagung 4-mS/ cm. Abb. 1: Schematische Darstellung eines Prüfkörpers samt Einbauteilen: 1) Betonstahl B500B dS-=-10-mm mit unbehandelter Walzhaut, 2) gestrahlter Übergangsbereich des Betonstahls, 3) beschichteter Bereich des Betonstahls, 4) Ti/ MMO-Elektroden und 5) Kabel. Alle Maße in Millimeter. 220 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Auslaugungsinduzierte Bewehrungskorrosion in wasserführenden Trennrissen Tab.-1: Betonzusammensetzung, Frisch- und Festbetonkennwerte Serie Zementart w/ z- Wert Zementgehalt Gesteinskörnung Ausbreitmaß Rohdichte f cm,cube,56d DIN-EN 197-1 - - 12620 12350-5 12350-6 12390-3 Einheit - kg/ m 3 kg/ m 3 cm kg/ m 3 N/ mm 2 PZ CEM I 42,5 N 0,5 350 1882 39,8 2,451 56,9 HZ CEM III/ A 32,5 N-LH 0,5 350 1882 38,2 2,429 53,2* * nach 50 Tagen ermittelt 2.3 Untersuchungsmethoden Die Messung der Durchflussmenge Q im Riss erfolgte diskontinuierlich in Abhängigkeit der Messwerte. Zu Beginn der Beaufschlagung wurde in der Regel täglich gemessen. Aufgrund des starken Rückgangs der Durchflussmenge nach wenigen Wochen erfolgten die Messungen nur noch ein bis zwei Mal pro Woche. Die Eigenschaften der jeweiligen Prüflösung wurden zusammen mit dem Durchfluss bestimmt. Gemessen wurden die elektrische Leitfähigkeit σ, die Temperatur-T und der pH- Wert in den Becken. Zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit wurde eine 4-Pol-Graphit-Elektrode verwendet, deren Messbereich zwischen 1×10 -3 bis 20-S/ m bzw. 10-mS/ cm bis 200-mS/ cm liegt. Für die Kompensation der gemessenen Leitfähigkeit wurde die Temperatur über einen eingebauten NTC-Fühler automatisch miterfasst. Der pHWert des Prüfmediums wurde mit einer pHEinstabmesskette mit einem Keramik-Diaphragma und einer gesättigten Kaliumchloridlösung bestimmt. Zur Bestimmung des freien Korrosionspotentials E wurde die Potentialdifferenz zwischen der Arbeitselektrode und Referenzelektrode, bestehend aus den beiden inneren Ti/ MMO-Elektroden, gemessen. Im Gegensatz zu den sonst gebräuchlichen reversiblen Elektroden für Beton, wie Silber-Silberchlorid- oder Mangandioxid-Elektroden, weisen Ti/ MMO-Elektroden eine gewisse Empfindlichkeit gegenüber pHWert-Änderungen auf [7]. Untersuchungen von Castro et al. [8] zeigen jedoch, dass sich aktivierte Titanelektroden sehr gut für den kurzzeitigen Einsatz im Beton eignen. Diese haben sich zudem zur dauerhaften, internen Messung des elektrischen Widerstands von Beton bewährt [7]. Zum Abgleich der Bezugspotentiale wurden regelmäßige Messungen mit einer externen Kupfer-Kupfersulfat-Elektrode (CSE) durchgeführt. Für die Überwachung der Korrosionsaktivität wurde der Elementstrom I zwischen Arbeitselektrode und Gegenelektrode aufgezeichnet. Zu diesem Zweck müssen sich beide Elektroden im Kurzschluss miteinander befinden. Da bei den Untersuchungen der Fokus ursprünglich auf dem Korrosionsbeginn lag, wurden die beiden Elektroden nur temporär kurzgeschlossen (instationäre Korrosionsstrommessung) und der Elementstrom zehn Sekunden nach erfolgtem Kurzschluss gemessen. Auf diese Weise kann die Korrosionsaktivität nur näherungsweise wiedergegeben werden, da der Elementstrom nach dem Kurzschluss solange abfällt, bis stationäre Bedingungen erreicht sind. Um eine Aussage über den Korrosionszustand treffen zu können, kann jedoch auch der instationäre Elementstrom herangezogen werden. Die instationäre Messung hat zudem den Vorteil, in der Ruhephase zwischen den Korrosionsstrommessungen, ergänzend das freie Korrosionspotential sowie den Elektrolytwiderstand des Betons nach deutlich kürzerer Depolarisationszeit bestimmen zu können. Die Anodenfläche betrug, vereinfachend unter der Annahme einer vollständigen anodischen Wirkung des unbeschichteten Betonstahls, 31-cm 2 . Die vier äußeren, kathodisch wirkenden Ti/ MMO-Elektroden weisen dagegen, bei Berücksichtigung der inneren und äußeren Oberfläche, insgesamt eine Fläche von 250-cm 2 auf. Durch das Flächenverhältnis Kathode-/ -Anode von rund 8 wird sichergestellt, dass keine kathodische Hemmung der Korrosion stattfindet. Zudem ist anzunehmen, dass nur der Betonstahl unmittelbar in und um den Riss anodisch wirkt, wodurch sich das Verhältnis zusätzlich erhöht. Der Elektrolytwiderstand R wurde zwischen dem anodisch wirkenden Betonstahl und den kathodisch wirkenden vier äußeren Ti/ MMO-Elektroden bestimmt. Die Wechselstromwiderstandsmessungen erfolgten bei einer Frequenz von 1-kHz. Da sich der Geometriefaktor mit der zwangsläufigen Änderung der Wasserverteilung im Prüfkörper ebenfalls ändert, wird bei den Ergebnissen nur der absolute Widerstand angegeben. Zum Aufzeichnen der Potentiale, Ströme und Widerstände an den Korrosionsmesszellen wurde ein Messsystem des Instituts für Bauforschung (ibac) der RWTH Aachen verwendet. 3. Ergebnisse 3.1 Durchfluss Die zeitliche Entwicklung des Durchflusses für einen Wasserdruck von 0,04-bar ist in Abb. 2 dargestellt, die Entwicklung für 0,20-bar und 1,00-bar in Abb. 3. In beiden Fällen ist links der Zeitraum der ersten Beaufschlagung von 0 bis 259-Tagen und rechts der der zweiten von 361 bis 460- Tagen (nach einer Phase der Nicht-Beaufschlagung von 102 Tagen) abgebildet. Unter den Durchflussdiagrammen ist zudem die zeitliche Entwicklung der elektrischen Leitfähigkeit in den jeweiligen Wasserbecken dargestellt. Bei dem Wasserdruck von 0,04- bar ist im ersten Zeitraum vor allem der starke Rückgang um 5 bis 7 Zehnerpotenzen auffällig, siehe Abb. 2 links. Der exponentielle Rückgang des Durchflusses über die Zeit setzt sich dabei 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 221 Auslaugungsinduzierte Bewehrungskorrosion in wasserführenden Trennrissen über die ersten rd. 120 Tage fort. Ab einem Durchfluss von etwa 1×10 -4 -l/ h (0,1-ml/ h) kann dieser nur noch grob abgeschätzt werden, da viele Stunden, teils auch mehrere Tage notwendig werden, um eine messbare Wassermenge im Becherglas unter den Proben zu sammeln. Der Bereich ist daher grau hinterlegt. Im Zeitraum von 100 bis 200-Tagen können kaum noch verwertbare Durchflüsse bestimmt werden, da nur noch wenige Tropfen pro Tag aus den Rissen dringen. Nach 200- Tagen wurden die Messungen an den Proben vorübergehend eingestellt. Ein Einfluss der Zementsorte auf die Durchflussrate ist nicht ersichtlich. Die elektrische Leitfähigkeit, siehe Abb. 2 unten, beträgt bei der ersten Messung 40-mS/ cm und steigt binnen 14-Tagen auf 200-mS/ cm. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Prüfflüssigkeit das erste Mal entsalzt, wie auch nach 27 und 55 Tagen. Der anschließende Anstieg fällt nach jeder Entsalzung flacher aus, da immer weniger Ionen aus dem Rissbereich der Prüfkörper gelöst werden. Die Prüflösung wurde noch drei weitere Male demineralisiert, um die Leitfähigkeit auf maximal 60-mS/ cm zu begrenzen. Ein Zusammenhang zwischen der Entsalzung und dem Durchfluss ist nur bei der ersten Entsalzung erkennbar, da der Durchfluss kurz danach bei allen Prüfkörpern ansteigt. Abb. 3 links zeigt die zeitliche Entwicklung des Durchflusses bei den Versuchsreihen mit 0,2-bar und 1,0-bar während der ersten Beaufschlagungsperiode. Da beide Versuchsreihen mit derselben Prüfflüssigkeit beaufschlagt wurden, werden die Ergebnisse hier zusammen betrachtet. Zu Beginn nehmen die Durchflüsse stark ab und erreichen nach ca. 16- Tagen in beiden Fällen ein Minimum, welches bei 0,20- bar im Bereich von 5 bis 10-% und bei 1,0-bar im Bereich von 20-bis 30-% liegt (bezogen auf den jeweiligen Anfangsdurchfluss). Die elektrische Leitfähigkeit der Prüfflüssigkeit ist im gleichen Zeitraum von 10 auf 130-mS/ cm gestiegen. Darauf hin wurde die Prüfflüssigkeit erstmalig entsalzt, so dass die Leitfähigkeit anschließend nur noch 60-mS/ cm betrug. Bei der Versuchsreihe mit 0,2 bar wird nach ca. 90-Tagen ein zweites Minimum durchschritten, bevor die Durchflüsse der vier Prüf körper wieder ansteigen. Die Minima der Prüf körper PZ5, HZ5, PZ6 und HZ6 liegen bei 0,20-%, 0,10-%, 0,03-% bzw. 0,20-% gemessen am Anfangsdurchfluss. Die daran anknüpfenden Maxima von 0,5-%, 0,8-%, 0,4-% und 2,5-% können nicht anhand einer Entsalzung erklärt werden, da zeitgleich keine Entsalzung durchgeführt wurde. Der an das Maximum anschließende Bereich bei der Versuchsreihe mit 1,0 bar strebt im Gegensatz zur Versuchsreihe 0,2- bar asymptotisch gegen Null. Davon ausgenommen ist jedoch der Prüf körper PZ3, da hier der Klebepacker 61 Tage nach Beginn der Wasserbeaufschlagung undicht wurde. Ein neuer Klebepacker konnte 35-Tage später angeschlossen werden. Der Durchfluss nach Wiederanschluss Q(t=96d) liegt dabei 36-% über dem Anfangsdurchfluss. Abb. 2: Durchfluss Q bei 0,04 bar und elektrische Leitfähigkeit σ im Becken 1 während der ersten (links) und der zweiten Beaufschlagungsperiode (rechts) 222 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Auslaugungsinduzierte Bewehrungskorrosion in wasserführenden Trennrissen Abb. 3: Durchfluss Q bei 0,2 und 1,0 bar und elektrische Leitfähigkeit σ im Becken 2 während der ersten (links) und der zweiten Beaufschlagungsperiode (rechts) Nach etwa 160-Tagen steigen die Durchflüsse bei beiden Versuchsreihen wieder etwas an. Am Ende der ersten Beaufschlagungsperiode liegen die Durchflüsse bei einem Wasserdruck von 0,20-bar zwischen 0,1 und 3,5-ml/ h (im Mittel 2,2-ml/ h) und damit bei 0,2-‰ vom Anfangsdurchfluss. Bei 1,0-bar Wasserdruck betragen die Durchflüsse gegen Ende 26 bis 29-ml/ h (ohne HZ4 mit Q-≈-0-l/ h). Das gemittelte Verhältnis zum Anfangsdurchfluss beträgt zu diesem Zeitpunkt 0,7-‰. Die temporäre Trockenlegung aller Proben erfolgte nach 259-Tagen, bevor sie 361-Tage nach dem ersten Wasserkontakt erneut beaufschlagt wurden. Der Durchfluss zu Beginn der zweiten Beaufschlagungsperiode ist, im Vergleich zum Ende der ersten, bei allen Proben deutlich gestiegen. Bei der Versuchsreihe mit 0,04-bar liegen die Werte zwischen 0,018 und 0,84-l/ h (im Mittel 0,31-l/ h) und damit durchschnittlich bei 8-% des Ausgangsniveaus. Hier erreichen die unterschiedlichen Durchflüsse nach kurzen Beaufschlagungsdauer ein kleines Plateau, bevor sie weiterhin exponentiell abnehmen. Nach etwa 30-Tagen dringt kaum noch Wasser durch die Proben, worauf hin die Messungen wiederum eingestellt wurden. Die Durchflusswerte der Reihe „0,2-bar“ beginnen bei 0,018 bis 5,22-l/ h. Der Durchschnitt in Höhe von 3,2-l/ h entspricht damit 30-% des Anfangsdurchflusses. Die Werte nehmen anschließend weiter ab und erreichen nach etwa 25-Tagen ein Niveau von 1 bis 10-ml/ h (entspricht etwa 0,1 bis 1,0-‰ des Ausgangswertes), bei dem sie sich in der darauffolgenden Zeit einpegeln. Davon ausgenommen ist der Prüfkörper PZ9, bei dem nach 378-Tagen kein Durchfluss mehr festgestellt werden kann. Die Durchflüsse der Reihe „1,0-bar“ liegen zu Beginn der zweiten Beaufschlagungsperiode zwischen 11 und 37-l/ h (Mittelwert gleich 27,6-l/ h), was im Mittel 98-% des Durchflusses zu Beginn der Untersuchungen entspricht. Die Durchflüsse der Proben nehmen darauf hin ab, bis sie nach 380-Tagen ein Niveau von 10 bis 100-ml/ h erreichen. Während der Durchfluss von HZ3 in der darauffolgenden Zeit weiter abnimmt und sich bei ca. 1 bis 10-ml/ h einstellt, steigen die Durchflüsse bei PZ3, HZ4 und PZ4 vorrübergehend bis auf 1-l/ h wieder an. Nach 450-Tagen gehen sie jedoch zurück auf 10 bis 25-ml/ h. Der Klebepacker bei HZ4 wurde nach 425 Tagen undicht, worauf hin die Probe abgeschlossen wurde. Am Ende beträgt der mittlere Durchfluss der übrigen Proben 0,4-‰ in Bezug zum Ausgangswert. 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 223 Auslaugungsinduzierte Bewehrungskorrosion in wasserführenden Trennrissen Eine Auswirkung der Zementart auf die zeitliche Entwicklung der Durchflüsse konnte bei keiner der untersuchten Versuchsreihen festgestellt werden. Der pH- Wert der Prüflösung (nicht dargestellt) stieg in den ersten 24-Stunden von 7 auf 9,7. Bereits am zweiten Tag geht er zurück auf 8,5 und nimmt danach sukzessive bis 8,0 ab. Die Werte schwanken über die restliche Dauer, auch beeinflusst durch die Entsalzungen, zwischen 7,5 und 8,0. Die Wassertemperatur lag zwischen 18-und 22-°C. 3.2 Korrosion Abb. 4 zeigt die Entwicklung des freien Korrosionspotentials E, des Elementstroms I und des Elektrolytwiderstands-R für die drei verschiedenen Wasserdrücke in Abhängigkeit der Zeit. Unabhängig vom anstehenden Wasserdruck fallen unmittelbar nach Beaufschlagungsbeginn zuerst die Elektrolytwiderstände und innerhalb weniger Tage die freien Korrosionspotentiale ab. Letzteres führt wiederum zu einem Ansteigen der Elementströme. Der weitere Verlauf bei den verschiedenen Wasserdrücken unterscheidet sich teilweise erheblich. Bei den Prüfkörpern PZ1, HZ1 und PZ2 (0,04- bar) ist bereits nach ein bis drei Tagen ein erheblicher Potentialabfall und ein sich daraus erklärbarer abnehmender Elementstrom feststellbar, siehe Abb. 4a. Für HZ2 ist die Einleitungsphase etwas länger, doch nach sieben Tagen stellt sich auch bei diesem Prüfkörper ein deutlicher Potentialabfall und ein damit einhergehender Stromfluss ein. Die freien Korrosionspotentiale betragen zu Beginn der Schädigungsbzw. Korrosionsphase ca. 400-mV-CSE und nehmen in den darauffolgenden Tagen weiter ab (d.h. sie werden negativer). Nach etwa zehn bis zwölf Tagen erreichen die Potentiale der Portlandzementserie ein vorläufiges Minimum von 651 bzw. 551-mV-CSE. Mit 703 und 748- mV- CSE sind die Potentialminima der Hochofenzementserie nicht nur niedriger, sondern treten mit 15 bzw. 17 Tagen auch erst später auf. Aufgrund der deutlich höheren Elektrolytwiderstände fallen die maximalen Elementströme bei der Serie HZ mit 136 bzw. 131-mA zu diesem Zeitpunkt jedoch geringer aus, als mit 231 bzw. 168-mA bei der Serie PZ. Der Elektrolytwiderstand der Hochofenzementserie liegt bei Versuchsbeginn etwa um Faktor 3 bis 4 höher als der der Portlandzementserie. Die Potentiale stagnieren anschließend mehrere Tage auf einem relativ niedrigen Niveau von -500 bis -750-mV-CSE und steigen etwa 30-Tage nach Beaufschlagungsbeginn wieder an. Nach etwa 140-Tagen liegen die Potentiale wieder über 300-mV-CSE. Zum Ende der ersten Beaufschlagungsperiode (t=259-d) betragen die freien Korrosionspotentiale 191-mV-CSE-bei 33-mA und 122- mV- CSE bei 21- mA für PZ1 bzw. PZ2 sowie 278-mV-CSE bei 26-mA-und -280-mV-CSE bei 25-mA für HZ1 bzw. HZ2. Die mittleren Elektrolytwiderstände der Hochofenzementbetone steigen bis zu diesem Zeitpunkt um 102- % an, während die der Portlandzementbetone um 46-% steigen. Ähnlich wie bei der Versuchsreihe mit 0,04-bar können die ersten Potentialabfälle bei der Reihe „0,20-bar“ bereits ein- Tag nach Beaufschlagungsbeginn festgestellt werden (Abb. 4b). Fünf Tage nach Beginn der Wasserbeaufschlagung liegen die Potentiale bei allen Prüfkörpern unter 400-mV-CSE, teilweise sogar unterhalb von 500-mV-CSE. Die Potentiale der Portlandzementprüfkörper erreichen nach 18-Tagen ein lokales Minimum bei 658 bzw. 513-mV-CSE. In den darauffolgenden Tagen steigen die Potentiale wieder etwas an. Von einem kleinen Peak bei 27-Tagen abgesehen, setzt sich dieser Trend bis zum Zeitpunkt t-=-40-d fort. Bei den Hochofenzementbetonen ist ein erstes lokales Minimum zum Zeitpunkt t-=-13-d in Höhe von 566 bzw. 724-mV-CSE feststellbar. Letzteres beträgt jedoch 12-Stunden vorher nur 463 und 12-Stunden nachher nur 480-mV-CSE. Anschließend steigen auch die Potentiale der Serie HZ bis zum Zeitpunkt t- =- 45- d. 53- Tage nach Beginn der Wasserbeaufschlagung erreichen die Potentiale aller Prüfkörper ein weiteres Minimum, welches im Bereich zwischen 573 und 648-mV-CSE liegt. Anschließend ergibt sich ein differenziertes Bild der Potentialverläufe für PZ6 auf der einen und für PZ5, HZ5 sowie HZ6 auf der anderen Seite. Während die Potentialdifferenz bei PZ6 immer weiter zurückgeht und sich asymptotisch 270-mV-CSE annähert, findet bei den drei übrigen Prüfkörpern ein regelmäßiger, sprunghafter Abfall, gefolgt von einem ebenso regelmäßigen und sprunghaften Anstieg der Potentialdifferenz statt. Betragsmäßig fallen die Sprünge bei PZ5 mit ca. 100 bis 200-mV kleiner aus als die von HZ5 und HZ6. Deren Betrag liegt bei ca. 200 bis 300-mV-CSE. Nach 203 und 259 Tagen wurden stationäre Strommessungen über ein bzw. drei Tage durchgeführt, die in dem Diagramm nicht dargestellt sind. Das anschließend gemessene Potential ist jedoch deutlich höher und fällt danach wieder ab, was sich in den jeweiligen Peaks äußert. Der Elementstrom verhält sich analog zum Potential. Der qualitative Verlauf ist dabei, vom umgekehrten Vorzeichen abgesehen, quasi identisch. Allerdings sind die Elementströme der Prüfkörper aus Hochofenzementbeton deutlich geringer als die der Prüfkörper aus Portlandzementbeton. Der Faktor liegt dabei, je nach Zeitpunkt, zwischen etwa 0,4 und 0,7. Auch hier können die geringeren Elementströme mit dem höheren Elektrolytwiderstand der Serie HZ erklärt werden. 259 Tage nach Beaufschlagungsbeginn liegen die Potentiale und Elementströme von PZ5, PZ6, HZ5 und HZ6 bei 385, 190, 819 und 566-mV CSE bzw. 9, 8, 11 und 10 mA. 224 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Auslaugungsinduzierte Bewehrungskorrosion in wasserführenden Trennrissen a) b) c) Abb. 4: Zeitliche Entwicklung des freien Korrosionspotentials E, des Elementstroms I und des Elektrolytwiderstands-R für drei verschiedene Wasserdruckhöhen: a) 0,04 bar, b) 0,20 bar und c) 1,00 bar 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 225 Auslaugungsinduzierte Bewehrungskorrosion in wasserführenden Trennrissen Abb. 4c zeigt unter anderem die freien Korrosionspoteniale der Versuchsreihe mit 1,00-bar. Bereits am ersten Tag nach Beginn der Wasserbeaufschlagung zeigen alle Versuchskörper deutlich negativere Potentiale als zuvor. Auch hier, ähnlich wie bei den beiden anderen Versuchsreihen, werden die ersten Minima nach 13 bis 16 Tagen erreicht. Daran schließen sich mehrere Rückgänge und Wiederanstiege an, wobei die Potentiale auf kontinuierlich niedrigem Niveau zwischen 400 und 600-mV-CSE bleiben. Einzig bei dem Prüfkörper PZ3 verringert sich die Potentialdifferenz nach 70 Tagen weiter bis auf 218-mV-CSE nach 96-Tagen. Hintergrund ist jedoch die bereits im Kapitel 3.1 erwähnte Undichtigkeit des Prüfkörpers. Sobald wieder Wasser durch den Riss fließt (t-=-96-d), fällt das Potential umgehend wieder auf 480-mV-CSE ab. Die Anstiege der Potentialdifferenzen (d.h. die Potentiale werden negativer) fallen teilweise mit den Zeitpunkten der Wasserentsalzung bzw. den Zunahmen des Durchflusses zusammen, insofern diese korrelieren, vgl. Abb. 3. Die Elementströme verhalten sich, wie bereits bei den anderen beiden Versuchsreihen berichtet, analog zu dem freien Korrosionspotential. Mit abnehmenden Potentialen nehmen die Elementströme zu. Auch hier sind die Elementströme der Serie HZ etwa um den Faktor 0,5 kleiner als die der Serie PZ. Die freien Korrosionspotentiale und die Elementströme betragen zum Ende der ersten Beaufschlagungsperiode 541, 671, 228 und -204 mV-CSE bzw. 15, 12, 13 und 8-mA für PZ3, PZ4, HZ3 und HZ4. Nach der Einstellung der Wasserbeaufschlagung steigen die Potentiale aller Proben wieder deutlich an und die instationären Elementströme sinken erheblich. 360-Tage nach Beaufschlagungsbeginn liegen die Potentiale alle über 200- mV- CSE und die Elementströme zwischen 6 und 15-mA. Die Korrosionsaktivität geht durch die Trockenlegung also stark zurück. Die Elektrolytwiderstände sind im Vergleich zum trockenen Zustand vor der Beaufschlagung um 32-% bei den Portlandzementbetonen gestiegen und um 501- % bei den Hochofenzementbetonen. Sobald die Proben wieder beaufschlagt werden, stellt sich das gleiche Bild ein wie zu Beginn der Untersuchungen: Die Elektrolytwiderstände gehen zurück, die freien Korrosionspotentiale fallen ab und die Elementströme steigen wieder an. Auch hier ist der Einfluss der Wasserdruckhöhe gut erkennbar: Während die Elementströme bei 0,04-bar bei 10 bis 20-mA liegen (Ausnahme PZ1), geht die Bandbreite bei 0,20-bar von 10 bis 250-mA und bei 1,00-bar von 80 bis 310- mA. Bis zum Ende der Versuchsdauer gehen die Elementströme weiter zurück, bleiben jedoch bei den Serien 0,20-bar und 1,00-bar auf einem hohen Niveau. 4. Diskussion Bekanntermaßen ist der Durchfluss in Trennrissen abhängig von der Wasserdruckhöhe und nimmt mit der Zeit stark ab [9-11]. Diese Abhängigkeiten zeigen sich auch bei den hier vorgestellten Untersuchungen. Bereits nach 20 Tagen liegt das Verhältnis von aktuellem zu Anfangsdurchfluss bei allen Prüfkörpern unter 10-% und nach 40-Tagen unter 1-%. Die Verringerung des Durchflusses ist bei der Versuchsreihe mit 0,04- bar besonders stark ausgeprägt und beträgt zum Ende der ersten Beaufschlagungsperiode zwischen 10 -5 und 10 -7 bezogen auf den Anfangsdurchfluss. Aufgrund der geringen Wassermengen unterhalb 0,1-ml/ h kann dabei jedoch von einer nahezu vollständigen Abdichtung gesprochen werden. Bei den Versuchsreihen mit 0,20 und 1,00-bar ist das Verhältnis größer und beträgt etwa 10 -3 bis 10 -4 . Bei der Versuchsreihe mit 0,04-bar nimmt der Durchfluss unabhängig von der verwendeten Zementart, mit Ausnahme eines Gegenanstiegs, exponentiell ab. Dahingegen weicht der Verlauf bei den Versuchsreihen mit 0,20-bar und 1,00-bar durch mehrere temporäre Wiederanstiege davon ab. Zeitgleich, mit dem Beginn der ersten Durchflusszunahme nach 14-Tagen, wurde erstmals die Prüfflüssigkeit entsalzt, um annähernd gleiche Bedingungen für die Versuchsdauer zu schaffen. Die elektrische Leitfähigkeit der Prüfflüssigkeit im betreffenden Wasserbecken stieg von Tag 0 bis Tag 14 von 10 auf 130-mS/ cm und betrug nach der Entsalzung noch 60-mS/ cm. Ob die Zunahme der Durchflüsse auf die Entsalzung zurückgeführt werden kann, ist nicht eindeutig. Dafür spricht, dass durch den geringeren Ionengehalt des Wassers das Lösungsvermögen der Prüfflüssigkeit wieder ansteigt und Stoffe, die den Riss im Laufe der Zeit langsam verschließen, beispielsweise Calciumcarbonat, herausgelöst werden. Andererseits müsste dieser Vorgang dann bei jeder Entsalzung stattfinden, was aber nicht der Fall ist. Auffällig war darüber hinaus, dass der Durchfluss von PZ3 in der ersten Beaufschlagungsperiode nach dem Wiederanschluss höher war als der Anfangsdurchfluss, vgl. Abb. 3. Als Ursachen für die Selbstheilung bzw. Selbstabdichtung von Rissen im Beton werden allgemeinhin Quellen und Nachhydratisieren des Zementsteins, Bildung von wasserunlöslichem Calciumcarbonat, Blockieren der Risse durch Feinstoffe im Wasser oder durch lose Betonpartikel angesehen [9]. Edvardsen zufolge liegt die Hauptursache in der Bildung von Calciumcarbonat [9]. Durch die Verwendung von demineralisiertem Wasser kann dieser Vorgang als Ursache für die Selbstabdichtung jedoch ausgeschlossen werden. Zudem sind alle Vorgänge, mit Ausnahme des Quellens des Zementsteins, irreversibel, so dass dieser Vorgang im Falle von PZ3 als einzige Ursache übrigbleibt. Die Proben wurden auch daher nach 259-Tagen trockengelegt, um dieser Fragestellung nachzugehen. Nach Wiederanschluss beträgt das Verhältnis von aktuellem zu Anfangsdurchfluss bei den Reihen 0,04-bar, 0,20-bar und 1,00-bar im Mittel 8-%, 30-% bzw. 98-% und liegt somit deutlich über den Werten vor der Trockenlegung. Die Hauptursache der Selbstabdichtung bei den durchgeführten Versuchen muss daher reversibel sein und ist darüber hinaus wahrscheinlich abhängig von der Wasserdruckhöhe. Unter den bekannten Ursachen (s.-o.) trifft das nur auf das Quellen des Zementsteins zu. Bereits kurz nach Beginn der Wasserbeaufschlagung zeigen die Ergebnisse der elektrochemischen Messungen erste Anzeichen für Korrosion: Die Potentiale fallen 226 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 Auslaugungsinduzierte Bewehrungskorrosion in wasserführenden Trennrissen erheblich ab und die Elementströme nehmen stark zu. Ohne den Zustand der Bewehrung zu diesem Zeitpunkt zu kennen, liegt die Vermutung jedoch nahe, dass die Zunahme der Elementströme das Ende der Einleitungsphase und somit den Beginn der Schädigungsbzw. Korrosionsphase kennzeichnet. Der Zeitpunkt ist dabei unabhängig von der Zementart. Lediglich die Wasserdruckhöhe scheint einen gewissen, wenn auch gering ausgeprägten, Einfluss zu haben. So liegt der durchschnittliche Korrosionsbeginn bei 0,04-bar wenige Tage später als der bei 0,20-bar oder 1,00-bar. Spätestens jedoch nach einer Woche sind in allen Prüfkörpern erhebliche Potentialabfälle und hohe Elementströme feststellbar. Die Elektrolytwiderstände fallen erwartungsgemäß unmittelbar nach Beginn der Wasserbeaufschlagung deutlich ab. Der Korrosionsverlauf zeigt eine gewisse Abhängigkeit vom Durchfluss: Während die Potentiale der annähernd drucklos beaufschlagten Prüfkörper mit andauernder Laufzeit der Versuche wieder zunehmen und die Elementströme dementsprechend zurückgehen, bleiben die Potentiale und Elementströme der Versuchsreihen 0,20-bar und 1,00-bar kontinuierlich auf einem kritischen Niveau. Die Werte der Elementströme werden darüber hinaus mit zunehmendem Druck höher. Veranschaulicht wird der Zusammenhang zwischen Elementstrom und Durchfluss bzw. Wasserdruckhöhe in Abb. 5. Darin ist das Integral des Elementstroms als Funktion des Integrals der Durchflussmenge dargestellt. Auch wenn die Bestimmtheitsmaße mit R 2 -=-0,566 und 0,312 für PZ bzw. HZ bei der linearen Regression sehr klein ausfallen, ist der Trend jedoch erkennbar: Mit zunehmendem Durchfluss steigt der Elementstrom an. Unabhängig von der Wasserdruckhöhe sind die gemessenen Elementströme der Portlandzementbetone etwa doppelt so hoch wie die der Hochofenzementbetone. Diese Tatsache kann auf die höheren Elektrolytwiderstände der Hochofenzementbetone zurückgeführt werden. Auch wenn die Elementströme im instationären Zustand bestimmt wurden, lässt sich aus den großen Unterschieden bei den Potentialen und Elementströmen (vor und nach dem Beginn der Wasserbeaufschlagung) schließen, dass eine aktive Korrosion stattfindet und dass die Verhältnisse im stationären Zustand weitestgehend denen im instationären entsprechen. Da nach der Trockenlegung alle freien Korrosionspotentiale über 200-mV-CSE ansteigen und die Elementströme stark zurückgehen, kann davon ausgegangen werden, dass die Proben zumindest teilweise repassivieren. Calciumhydroxid aus dem umliegenden Zementstein kann in der Zeit in den Riss diffundieren und das Austrocknen des Rissbereichs führt zu einem Anstieg des Elektrolytwiderstands. Auf letzteres deuten die geringfügig steileren Verläufe des Elektrolytwiderstands zu diesem Zeitpunkt hin. Der erneute Kontakt mit Wasser führt jedoch in allen Fällen zu einer umgehenden Reaktivierung der Korrosionsprozesse. Die Elektrolytwiderstände der Hochofenzementbetone zeigen darüber hinaus keine Abhängigkeit vom anstehenden Wasserdruck, aber eine beträchtliche Steigerung mit zunehmender Versuchsdauer. Im Gegensatz dazu ist die Steigerung der Elektrolytwiderstände der Portlandzementbetone deutlich geringer ausgeprägt. Abb. 5: Zusammenhang zwischen Elementstrom und Durchfluss (Integral des Elementstroms ∫I(t)dt als Funktion des Integrals der Durchflussmenge ∫Q(t)dt im Intervall von und 361) 5. Zusammenfassung Im Rahmen der hier vorgestellten Untersuchungen wird der Einfluss der Wasserdruckhöhe sowie dem davon abhängigen Durchfluss auf die Initiierung und den Verlauf der auslaugungsinduzierten Bewehrungskorrosion in Stahlbetonprüfkörpern mit wasserführenden Trennrissen (Rissbreite 0,20 bis 0,25-mm) vorgestellt. Folgende Schlüsse können aus den Untersuchungen gezogen werden: 1. Der Durchfluss ist abhängig von der Wasserdruckhöhe und nimmt mit der Zeit stark ab, teilweise bis zur vollständigen Abdichtung der Risse. Bereits nach 20 Tagen liegt das Verhältnis von aktuellem zu Anfangsdurchfluss bei allen Prüfkörpern unter 10-% und nach 40-Tagen unter 1-%. 2. Die Selbstabdichtung bzw. -heilung findet auch bei der Beaufschlagung mit demineralisiertem Wasser statt. Die Bildung von wasserunlöslichem Calciumcarbonat kann daher als Ursache ausgeschlossen werden. 3. Der Durchfluss steigt nach temporärer Trockenlegung wieder stark an. Das Verhältnis zwischen aktuellem und Anfangsdurchfluss beträgt bei den Versuchsreihen 0,04-bar, 0,20 bar und 1,00 bar im Mittel 8 %, 30 % bzw. 98-% und liegt somit deutlich über den Werten vor der Trockenlegung. Die Hauptursache der Selbstabdichtung bei den durchgeführten Versuchen muss daher reversibel sein und ist darüber hinaus wahrscheinlich abhängig von der Wasserdruckhöhe. Unter den bekannten Ursachen trifft das nur auf das Quellen des Zementsteins zu. 4. Zwischenanstiege beim Durchfluss treten teilweise kurz nach Entsalzung der Prüfflüssigkeit auf. Vermutlich besteht hier ein Zusammenhang mit dem Lösungsvermögen der Prüfflüssigkeit. Die Durchflussänderung beeinflusst zudem das freie Korrosionspotential. 5. Unabhängig vom anstehenden Wasserdruck fällt unmittelbar nach Beaufschlagungsbeginn zuerst der Elektrolytwiderstand und innerhalb weniger Tage das freie Korrosionspotential ab. Letzteres führt zu einem 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken - Februar 2023 227 Auslaugungsinduzierte Bewehrungskorrosion in wasserführenden Trennrissen Anstieg des Elementstroms. Der weitere Korrosionsverlauf ist abhängig von der Wasserdruckhöhe bzw. vom Durchfluss. 6. Die Selbstabdichtung führt zu einer Zunahme der freien Korrosionspotentiale und einer Verringerung der Korrosionsrate. Bei fortwährendem Durchfluss bleiben die Werte auf einem kritischen Niveau. Mit zunehmendem Durchfluss steigt die Korrosionsrate an. 7. Nach Trockenlegung der Proben tritt eine teilweise Repassivierung des Betonstahls ein. Die Korrosionskennwerte erreichen dabei ein unkritisches Niveau. Die Wiederbeaufschlagung führt zu einer Reaktivierung des Korrosionsprozesses. 8. Die Zementart beeinflusst lediglich die Elektrolytwiderstände der Proben. Diese sind zu Beginn der Versuche bei dem Hochofenzementbeton ca. dreimal so hoch, wie bei dem Portlandzementbeton. Bis zum Ende der Trockenlegung steigt der Elektrolytwiderstand um 501-% beim Hochofenzement und um 32-% beim Portlandzement. 9. Der höhere Elektrolytwiderstand des Hochofenzementbetons hat zur Folge, dass der Elementstrom, trotz niedrigerem freien Korrosionspotential, um 40 bis 70- % geringer ausfällt, als bei dem Portlandzementbeton. Literatur [1] Raupach, M., Wolff, L.: Korrosion der Bewehrung durch Auslaugung des Betons im Bereich wasserführender Risse. Bautechnik 93 (2016), S. 278-283. [2] Boos, P.: Herstellung dauerhafter zementgebundener Oberflächen im Trinkwasserbereich. Korrosionsanalyse und technische Grundanforderungen. Dissertation 2002. [3] Schwotzer, M.: Zur Wechselwirkung zement-gebundener Werkstoffe mit Wässern unterschiedlicher Zusammensetzung am Beispiel von Trinkwasserbehälterbeschichtungen. Dissertation 2008. [4] Schulte Holthausen, R., Raupach, M., Merkel, M., Breit, W.: Auslaugungswiderstand von Betonoberflächen in Trinkwasserbehältern. Bautechnik 97 (2020), S. 368-376. [5] Rahimi, A.: Significance of Cracks in Durability Design and Assessment of Hydraulic Concrete Structures due to Reinforcement Corrosion. In: Foster, S., Gilbert, R. I., Mendis, P., Al-Mahaidi, R., Millar, D. (Hg.): Better, Smarter, Stronger. Proceedings for the 2018 fib Congress held in Melbourne, Australia. Lausanne: Fédération internationale du béton (fib). [6] Rahimi, A., Westendarp, A.: Auslaugungsinduzierte Betonstahlkorrosion in Verkehrswasserbauwerken. In: Technische Akademie Esslingen (Hg.): 8. Kolloquium Erhaltung von Bauwerken. Esslingen. [7] Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V. 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