Kolloquium Parkbauten
kpb
2510-7763
expert verlag Tübingen
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2024
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Technische Akademie EsslingenDuraMon – Korrosionsmonitoring in Stahlbetonbauten für intelligentere, kostengünstigere, sicherere und nachhaltigere Erhaltungs- und Instandsetzungslösungen
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Yurena Seguí Femenias
Michèle Gschwind
Ueli Angst
Die Erhaltung und Sicherung der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Betonbauwerken sind komplexe und teure Aufgaben. Das fehlende Wissen über die Qualität des Bauwerks, möglicherweise ablaufende Schadensprozesse oder die Wirksamkeit von Instandsetzungsmaßnahmen erschwert den Eigentümern den effizienten Einsatz von Ressourcen. Der Einsatz von eingebetteten Sensoren sowie die digitale Datenerfassung und -übertragung bieten neue technologische Möglichkeiten, den Zustand von Stahlbetonbauwerken zuverlässig zu bestimmen. In diesem Artikel wird die Relevanz der Überwachung von Korrosionsprozessen in Betonbauwerken herausgestellt. Es werden Daten aus Feldprojekten zur Verfügung gestellt, die als Grundlage für eine optimierte Korrosionsdiagnose und -prognose dienen und so zu optimierten Instandhaltungsstrategien führen.
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11. Kolloquium Parkbauten - Februar 2024 243 DuraMon - Korrosionsmonitoring in Stahlbetonbauten für intelligentere, kostengünstigere, sicherere und nachhaltigere Erhaltungs- und Instandsetzungslösungen Dr. Yurena Seguí Femenias DuraMon AG, Zürich, Schweiz Michèle Gschwind DuraMon AG, Zürich, Schweiz Prof. Dr. Ueli Angst Eidgenössische Technische Hochschule Zürich, Dep. Bau, Umwelt und Geomatik, Schweiz Zusammenfassung Die Erhaltung und Sicherung der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit von Betonbauwerken sind komplexe und teure Aufgaben. Das fehlende Wissen über die Qualität des Bauwerks, möglicherweise ablaufende Schadensprozesse oder die Wirksamkeit von Instandsetzungsmaßnahmen erschwert den Eigentümern den effizienten Einsatz von Ressourcen. Der Einsatz von eingebetteten Sensoren sowie die digitale Datenerfassung und -übertragung bieten neue technologische Möglichkeiten, den Zustand von Stahlbetonbauwerken zuverlässig zu bestimmen. In diesem Artikel wird die Relevanz der Überwachung von Korrosionsprozessen in Betonbauwerken herausgestellt. Es werden Daten aus Feldprojekten zur Verfügung gestellt, die als Grundlage für eine optimierte Korrosionsdiagnose und -prognose dienen und so zu optimierten Instandhaltungsstrategien führen. 1. Einführung Die Instandsetzung und Erhaltung von Betoninfrastrukturen ist eine komplexe und teure Aufgabe. Rund 50 % des jährlichen Baubudgets in Europa werden für Instandsetzung/ Erhaltung ausgegeben, mit steigender Tendenz [1]. In diesem Zusammenhang ist die bei weitem häufigste Ursache für eine Schädigung die Korrosion des Bewehrungsstahls; Korrosion ist für ca. 90 % der langfristigen Schädigung von Beton verantwortlich und stellt somit ein Risiko für viele Betonbauwerke dar, insbesondere in Regionen, die mit der Alterung der Infrastrukturen konfrontiert sind (alle OECD-Länder, [2-5]). Der Zustand von Stahlbeton, wie z. B. chloridinduzierte Korrosion der Bewehrung, ist an der Betonoberfläche oft erst sichtbar, wenn der Schadensprozess bereits relativ weit fortgeschritten ist. Inspektionsmethoden, die auf visuelle Anzeichen (Risse, Rostfahnen, etc.) abstützen identifizieren diese versteckten Probleme spät und mit großer Unsicherheit. Somit besteht die Gefahr, dass Instandsetzungsarbeiten zu früh oder zu spät durchgeführt werden, was nicht nur unnötig hohe Kosten verursacht, sondern auch andere negative Auswirkungen hat, z. B. eingeschränkte Verfügbarkeit des Bauwerks für den Benutzer und ein mögliches Sicherheitsrisiko. Der Einsatz eingebetteter Sensoren sowie die digitale Datenerfassung und -übertragung bieten neue technologische Möglichkeiten, den Zustand von Stahlbetonbauwerken zuverlässig zu überwachen. Durch die Überwachung aller korrosionsrelevanten Parameter in Verbindung mit der Auswertung der Sensordaten entsteht ein vollständiges Bild über den Zustand des Bauwerks. Durch diese kontinuierliche Korrosionsüberwachung können auch wetterbedingte Schwankungen angemessen berücksichtigt werden, was bei der Beurteilung des Korrosionszustands mit traditionell zerstörenden und zerstörungsfreien Methoden häufig zu großen Unsicherheiten führt. Darüber hinaus ermöglicht die kontinuierliche Überwachung des Bauwerks eine kontinuierliche Verfeinerung der Korrosionsprognose. Daher kann die zukünftige Entwicklung des Korrosionsrisikos und der Ausbreitung des Korrosionsrisikos durch den Beton kontinuierlich und vorausschauend beurteilt werden. 2. Korrosionsüberwachung in Stahlbetonbauwerke In den letzten Jahren wurden in der Sensortechnologie erhebliche Fortschritte erzielt, insbesondere im Hinblick auf das breite Spektrum von Parametern, die heute mit Sensoren gemessen werden können, und im Hinblick auf (drahtlose) energiesparende und langlebige Datenerfassung- und Datenübertragungsmöglichkeiten. Diese Entwicklungen haben das Potenzial, „Structural Health Monitoring“ (SHM) auf die nächste Stufe zu bringen. Im Zusammenhang mit der Korrosionsüberwachung basieren die am häufigsten verwendeten Sensortechnologien auf der Messung der Temperatur, des elektrischen Potenzials von Stahl, des elektrischen Widerstandes von Beton und des Korrosionsstroms. Diese Parameter stehen in engem Zusammenhang mit der Ausbreitung der Korrosion, z. B. kann der Betonwiderstand der entscheidende Parameter sein, die die Korrosionsrate kontrolliert [6]. 244 11. Kolloquium Parkbauten - Februar 2024 DuraMon - Korrosionsmonitoring i. Stahlbetonbauten f. intelligentere, kostengünstigere, sicherere u. nachhalti. Erhaltungsu. Instandsetzungslösungen Für eine zuverlässige Vorhersage des Korrosionsrisikos sind jedoch zusätzliche Informationen erforderlich, nämlich die gleichzeitige Messung der Konzentration an freiem Chlorid und des pH-Werts des Betons. Dies ist besonders wichtig, wenn eine frühzeitige Schadenswarnung gewünscht ist, was eines der Hauptziele der Digitalisierung der Betoninfrastruktur ist. Ein Ziel der Infrastrukturüberwachung ist es insbesondere, das Bauwerk bereits zu Beginn der Schädigung zu erhalten, um minimalinvasive Instandsetzungsmaßnahmen durchführen zu können. Darüber hinaus erfordert eine genaue Korrosionsdiagnose und -prognose die gleichzeitige Messung aller relevanten Parameter, die mit der Korrosion in Verbindung stehen (d. h. pH-Wert, freie Chloridkonzentration, Temperatur, elektrisches Potenzial des Stahls, elektrischer Widerstand des Betons und Korrosionsstrom), da diese Parameter stark miteinander verbunden sind und nur die Berücksichtigung ihrer Wechselwirkung eine genaue Zustandsbewertung ermöglicht. Abb. 1: Zuverlässige Korrosionsdiagnose und -prognose erfordert die gleichzeitige Überwachung von freier Chloridkonzentration, pH-Wert, Temperatur, elektrischem Stahlpotential, elektrischem Betonwiderstand und Korrosionsstrom. 2.1 Prädiktive Instandhaltung Da der Zustand des Bauwerks nicht bekannt ist, werden oft entweder präventive oder reaktive Instandhaltungsstrategien angewandt. Präventive Instandhaltung bedeutet eine frühzeitige Instandsetzung des Bauwerks (oft bevor der Schaden beginnt), um die Sicherheit nicht zu gefährden. Dies führt jedoch zu unnötigen Instandsetzungen und Einnahmeverlusten (z. B. unnötige Ausfallszeiten in Parkhäusern). Reaktive Instandhaltung bedeutet, dass Instandsetzungs-maßnahmen durch das Erkennen von Schäden ausgelöst werden, z. B. bei visueller Inspektion. Speziell bei der Bewehrungskorrosion kann es jedoch vorkommen, dass Schäden erst dann sichtbar werden, wenn sie relativ weit fortgeschritten sind. Dies führt zu umfangreichen Instandsetzungsmaßnahmen (und damit Kosten) und unter Umständen kann die Tragsicherheit schon stark beeinträchtigt sein. Um die Einschränkungen der oben genannten Ansätze zu überwinden, wird im Baubranche zunehmend ein neuer Ansatz verfolgt: prädiktive Instandhaltung. Dies bedeutet die Vorhersage von Schäden, um zukünftige potenzielle Probleme zu identifizieren. „Structural Health Corrosion Monitoring“ bildet die Grundlage für Ansätze zur prädiktiven Instandhaltung, da der Zustand des Bauwerks kontinuierlich in die Zukunft projiziert wird. Dank dieses neuen Ansatzes können folgende Fragen beantwortet werden • Wie verändert sich der Zustand des Bauwerks im Laufe der Zeit? • Sind die kritischen Bedingungen für die Korrosionsinitiierung erfüllt? Wenn ja, wo im Bauwerk? • Wo muss das Bauwerk instandgesetzt wird? • Durch DuraMon’s Sensorlösung können außerdem die folgenden Fragen beantwortet werden: Was sind die Hauptrisikofaktoren für Korrosion? Liegt es am niedrigen pH-Wert, an den steigenden Chloridkonzentrationen oder einfach am Vorhandensein von Feuchtigkeit? Anhand dieser Informationen kann der richtige Zeitpunkt und die richtige Art der Instandsetzungsstrategie gewählt werden, z. B. das Auf bringen einer Betonbeschichtung bzw. eines Oberflächenschutzsystems, die Installation eines kathodischen Schutzes oder der Ersatz des Betons. 2.2 Wirkungsgrad der Instandsetzung Wenn die Betonüberdeckung bei einen bestimmten kritischen Wert Chloride enthält oder karbonatisiert ist, erfordert die traditionelle Instandsetzungsstrategie üblicherweise, dass kontaminierter Beton mit einem frischen Reparaturmörtel ersetzt wird. Dadurch soll die „Passivität“ des Bewehrungsstahls wiederhergestellt werden (Europäische Norm EN 1504-9). Die praktische Erfahrung zeigt jedoch, dass die Betoninstandsetzung nicht vollständig wirksam ist. So müssen beispielsweise mehr als 50 % der Betoninstandsetzungen nach 10 Jahren erneut repariert werden. [2,7]. In einigen Fällen können alternative und minimalinvasive Instandsetzungsmethoden genauso effektiv oder sogar effektiver sein als traditionelle Instandsetzungsansätze. So kann beispielsweise eine Oberflächenschutzsystem oder Hydrobphobierung das Eindringen von Feuchtigkeit und Chlorid begrenzen und den Korrosionsgrad mehrere Jahre lang unter einer akzeptablen Grenze halten. Die Erfahrung bei der Bewertung der Effizienz und Dauerhaftigkeit dieses Instandhaltungsansatzes ist jedoch begrenzt. Die Überwachung der Effizienz und Dauerhaftigkeit verschiedener Instandsetzungsmethoden ist daher von entscheidender Bedeutung. „Structural Health Corrosion Monitoring“ erlaubt es, ein vollständiges Bild davon zu erhalten, ob die Instandsetzungsmethode den 11. Kolloquium Parkbauten - Februar 2024 245 DuraMon - Korrosionsmonitoring i. Stahlbetonbauten f. intelligentere, kostengünstigere, sicherere u. nachhalti. Erhaltungsu. Instandsetzungslösungen Schädigungsprozess effizient reduziert und unter einem bestimmten Niveau hält. Die Verwendung geeigneter Überwachungssysteme ermöglicht insbesondere die Beantwortung der folgenden Fragen: • Ist die Passivität des Bewehrungsstahls wiederhergestellt? • Dringen Chloride aus dem alten (bestehenden) Unterbeton in den neuen Reparaturmörtel ein? • Verhindert die Beschichtung wirksam das weitere Eindringen von Feuchtigkeit und Chloriden? Wenn ja, für wie lange? • Welche Art von Instandsetzungsmaßnahme sollte als nächstes durchgeführt werden? Wo im Bauwerk? Insgesamt ermöglicht der Einsatz von Überwachungssystemen sowohl die Gewinnung von Erkenntnissen über den Instandsetzungsansatz als auch die Bestimmung des zukünftigen Instandsetzungsbedarfs des Bauwerks (prädiktiver Wartungsansatz). 2.3 Andere relevante Anwendungen Die Verwendung von „Structural Health Corrosion Monitoring“ hat ein breites Anwendungsspektrum. Zusätzlich zu den oben erwähnten Ansätzen kann die Verwendung eingebetteter Sensoren in Beton Einblicke in folgende Anwendungen geben: Quantifizierung von relevanten Eingangsdaten für Lebensdauermodelle, Bereitstellung von Eingangsdaten für die Erstellung eines digitalen Zwillings von Betonbauwerke, Überwachung der Performance neuer umweltfreundlicher Zemente/ Beton in-situ, usw. 3. Praxisbeispiel (Tausalzen ausgesetztes Parkhaus) 3.1 Beschreibung des Projekts und angewendet Überwachungssystem DuraMon bietet ein einbaufähiges, drahtloses, Mehrparameter-Sensorsystem (Multisensor) für neue und bestehende Betonbauwerke an, dass erstmals zerstörungsfrei alle relevanten Parameter für Korrosion und Dauerhaftigkeit in unterschiedlichen Tiefen überwacht: pH-Wert, Chloridgehalt, elektrischer Betonwiderstand, Stahlpotential, Korrosionsstrom, und Temperatur. Der Multisensor beinhaltet die verschiedenen Sensoren sowie eine Messeinheit (Datenlogger), die die Daten der einzelnen Sensoren misst und sie drahtlos über die Long Range (LoRa) Technologie überträgt. Die übertragenen Daten werden mit „state-of-the-art“ physikalisch-chemischen Modellen, die das Zusammenspiel aller gemessenen Parameter berücksichtigen, statistisch ausgewertet. In diesem Artikel stellen wir einige Ergebnisse aus einem der DuraMon-Feldprojekte vor. Hier wurde das Dura- Mon-System in einem Parkhaus in der Schweiz installiert, dass aufgrund der von Fahrzeugen mitgebrachten Tausalze dem Eindringen von Chloriden ausgesetzt war. Aufgrund der hohen Auslastung des Parkhauses war die Eigentümerschaft bestrebt, umfangreiche Instandsetzung und lange Ausfallzeiten zu vermeiden. Das DuraMon- Sensorsystem wurde in den vorhandenen Beton eingebettet, um das Korrosionsrisiko in verschiedenen Tiefen zu überwachen, damit prädiktive Instandhaltungs-maßnahmen ergriffen werden können. Um DuraMons Sensoren in bestehenden Beton einzubetten, wurden Bohrkerne (Durchmesser = 10 cm, Länge = 15 cm) aus dem Bauwerk entnommen und kleine Löcher in verschiedenen Tiefen in diesen Bohrkern gebohrt. In jedes Bohrloch wurde ein einzelner Sensor eingesetzt, der anschließend mit einem speziell entwickelten Verfüllmörtel gefüllt wurde, um eine gute Verbindung mit dem Bestandsbeton zu gewährleisten und nachteilige Auswirkungen zu minimieren. Somit sind in jedem Bohrkern mehrere Einzelsensoren zur gleichzeitigen Messung verschiedener relevanten Parameter (Tabelle 1) in unterschiedlichen Tiefen (d. h. von ca. 15 bis 50 mm ab der Oberfläche des Eindringens aggressiver Stoffe) eingebettet. Die Kabel und die Seitenflächen des Bohrkerns (d. h. die Stellen, an denen die Kabel der einzelnen Sensoren gesammelt werden) wurden mit einem Kunstharz beschichtet, und dann wurde der Bohrkern wieder an seinem ursprünglichen Platz im Bauwerk montiert. In der Nähe wurde ein speziell entwickelter Dura- Mon-Datenlogger installiert, der über Kabel mit den Sensoren verbunden ist. Der Datenlogger misst automatisch die Sensordaten und überträgt diese Daten drahtlos an DuraMons Server. Tab. 1: Parameter, die mit entsprechenden Sensoren über die Zeit ermittelt werden, ihre Relevanz für die Beurteilung der Dauerhaftigkeit (Korrosion) Parameter Relevanz (Freie) Chloridkonzentration Chloridverteilung über die Betontiefe pH-Wert Karbonatisierung/ Auslaugung über die Betontiefe Elektrischer Widerstand des Betons Feuchtigkeitsverteilung, Chloridverteilung, und Karbonatisierung über die Betontiefe Elektrische Stahlpotenzial Korrosionszustand in verschiedenen Betontiefen Temperatur Allgemein relevant für Dauerhaftigkeits-Prozesse 246 11. Kolloquium Parkbauten - Februar 2024 DuraMon - Korrosionsmonitoring i. Stahlbetonbauten f. intelligentere, kostengünstigere, sicherere u. nachhalti. Erhaltungsu. Instandsetzungslösungen Abb. 2: Installation des DuraMon-Multisensors in bestehendem Bauwerksbeton anhand von Bohrkernen, die mit dem DuraMon-Sensorsystem ausgestattet sind 3.2 Beispiele von Ergebnissen und ihre Bedeutung für künftige Instandhaltungsstrategien In diesem Abschnitt präsentieren wir ausgewählte Ergebnisse aus zwei Messstellen. Abbildungen 3 und 4 zeigen die freie Chloridlonzentration und das elektrische Stahlpotential über die Zeit für zwei Tiefen (15 und 50 mm) für zwei verschiedene Messstellen (Messstelle 1 und Messstelle 2). Abb. 3: Freie Chloridlonzentration und elektrische Stahlpotential über Zeit für zwei Tiefen (15 und 50 mm) an Messstelle 1. Abb. 4: Freie Chloridlonzentration und elektrische Stahlpotential über Zeit für zwei Tiefen (15 und 50 mm) an Messstelle 2 In beiden Messstellen ist zu erkennen, dass die freie Chloridkonzentration bei 15 mm deutlich höher ist als bei 50 mm. Es findet also ein Chlorideintritt statt, aber relevante Mengen an Chloriden werden nur in geringer Tiefe gefunden. Veränderungen des Stahlpotenzials hin zu einem negativeren Wert werden traditionell als Hinweis auf ein erhöhtes Korrosionsrisiko angesehen, obwohl auch andere Faktoren wie ein höherer Feuchtigkeitsgehalt oder eine geringere Sauerstoffmenge für ein negativeres Stahlpotenzial verantwortlich sein können [6]. Hierbei ist zu beachten, dass keine signifikanten Änderungen bei den Widerstandsmessungen (durchgeführt bei 15, 25 und 40- mm mit dem DuraMons-Sensorsystem) beobachtet wurden und der Sauerstoffgehalt in allen Messstellen als ähnlich angesehen wird; daher wird davon ausgegangen, dass Änderungen der Stahlpotentiale hauptsächlich auf Änderungen des Korrosionsrisikos aufgrund von Chlorideintritt zurückzuführen sind (chloridinduzierte Korrosion). In den in den Abbildungen 3 und 4 dargestellten Ergebnissen ist ersichtlich, dass bei 15 mm für Messstelle 1 deutlich geringere Stahlpotentiale im Vergleich zu den Werten bei 50 mm gefunden werden. In Anbetracht des bei 15 mm gemessenen Chlorideintrags deutet dies darauf hin, dass die Korrosion möglicherweise bei 15 mm für diese Messstelle begonnen hat. Im Vergleich dazu bleibt das Stahlpotential sowohl bei 15 als auch bei 50 mm Tiefe für Messstelle 2 relativ positiv, selbst wenn die bei 15 mm gemessene Chloridkonzentration für Messtelle 2 höher ist als für Messstelle 1. Das Verhältnis von Chlorid zu Hydroxid gilt als Indikator für die Wahrscheinlichkeit für das Einsetzen der Korrosion [8,9]. Ein Verhältnis im Bereich von 0,6-1,0 gilt traditionell als kritisch, d. h. Verhältnisse über diesen Werten können als Hinweis darauf interpretiert werden, dass Korrosionsprozesse stattfinden können. Die Abbildungen 5 und 6 zeigen das Verhältnis von Chlorid zu Hydroxid über Zeit für 2 Tiefen (15 und 50 mm) für Messstelle-1 bzw Messstelle 2. Der gemessene pH-Wert (dank des Sensorsystems von DuraMon) in jeder Tiefe wird ebenfalls in der Grafik angezeigt. 11. Kolloquium Parkbauten - Februar 2024 247 DuraMon - Korrosionsmonitoring i. Stahlbetonbauten f. intelligentere, kostengünstigere, sicherere u. nachhalti. Erhaltungsu. Instandsetzungslösungen Abb. 5: Verhältnis von Chlorid zu Hydroxid über Zeit für 2 Tiefen (15 und 50 mm) für Messstelle 1. Der gemessene pH-Wert (dank des Sensorsystems von DuraMon) in jeder Tiefe wird ebenfalls in der Grafik angezeigt. Abb. 6: Verhältnis von Chlorid zu Hydroxid über Zeit für 2 Tiefen (15 und 50 mm) für Messstelle 2. Der gemessene pH-Wert (dank des Sensorsystems von DuraMon) in jeder Tiefe wird ebenfalls in der Grafik angezeigt Die beiden Abbildungen 5 und 6 zeigen, dass das Korrosionsrisiko bei 15 mm für beide Messstellen erhöht ist, wenn man davon ausgeht, dass das auf einem kritischen Verhältnis von 0,6 basierende Kriterium gültig ist. Es wurde jedoch festgestellt, dass das kritische Cl - / OH - Verhältnis, das den Beginn der Korrosion anzeigt, drastisch variieren kann [10]. Es gibt mehrere Erklärungen dafür, z. B., dass die Betonmikrostruktur und das Stahl-Beton Interface die Bedingungen für den Beginn der Korrosion drastisch beeinflussen können. Dies könnte erklären, warum trotz der hohen freien Chloridkonzentrationen und erhöhten Cl - / OH - Werten bei 15 mm für Messstelle 2 das Stahlpotenzial noch keine Korrosion andeutet. Dies unterstreicht, wie wichtig es ist, mehrere Parameter im Zusammenhang mit der Korrosion in Beton gleichzeitig zu messen, um ein umfassenderes Bild des tatsächlichen Zustands des Bauwerks zu erhalten. Es sollte auch beachtet werden, dass in der Praxis die pH- Bestimmung oft auf der Verwendung von pH-Indikatoren basiert; das bedeutet, dass es oft nur möglich ist, zu beurteilen, ob der pH-Wert über oder unter Werten von ca. 9-10 liegt. Daher werden pH-Absenkungen von 13,5 auf z. B. 12,5 in der Regel nicht detektiert, auch wenn dies erhebliche Auswirkungen auf die Beurteilung des Korrosionsrisiko haben kann [11]. Genau hier kann die Korrosionsüberwachung von Nutzen sein: die kontinuierliche Messung von Chlorid und pH-Wert zusammen mit anderen relevanten Parametern, die auf den Korrosionsbeginn hinweisen (z. B. Stahlpotenzial), kann sicherlich dazu beitragen, die Bedingungen zu verfeinern, die als Auslöser für den Korrosionsbeginn verstanden werden. Es sollte auch beachtet werden, dass die in diesem Artikel vorgestellten Ergebnisse auf lokalen Messungen beruhen, die mit einzelnen Sensoren durchgeführt wurden, d. h. Chlorid- und Stahlpotentialmessungen werden nicht an genau demselben Ort vorgenommen. Transportprozesse durch Beton sind in der Regel nicht homogen und werden von einer Reihe von Parametern beeinflusst (z. B. lokale Mikrostruktur des Betons). Das bedeutet, dass die hohe Chloridkonzentration an der Messsstelle 2 bei 15 mm auf einen verstärkten Chlortransport (z. B. Vorhandensein eines Mikrorisses) zurückzuführen sein könnte. Um repräsentative Daten zu erhalten, ist es daher wichtig, dass genügend Sensoren an ausreichend vielen Messpunkten angebracht werden, um statistisch fundierte Schlussfolgerungen ziehen zu können. Abschliessend möchten wir darauf hinweisen, dass Messungen in verschiedenen Tiefen die Frühwarnung vor Korrosionsschäden ermöglichen: die verschiedenen Tiefen, die innerhalb eines Sensorsystems (d. h. in einem Messstelle) gemessen werden müssen, können je nach Projekt festgelegt werden, so dass mehrere Messungen in der Tiefe durchgeführt werden können, bevor die Bewehrungstiefe der Bewehrung ermittelt wird. Dies ermöglicht es, die Korrosionsfront zu verfolgen, bevor die Bewehrungstiefe erreicht ist, so dass Instandhaltungsstrategien im Voraus geplant werden können. Darüber hinaus liefert eine ausreichende Anzahl von Messungen über die Tiefe hinweg genügend Daten, um die Einschränkungen spezifischer lokaler Messungen zu überwinden (siehe Absatz oben). 4. Ausblick und Schlussfolgerung In diesem Artikel werden die Vorteile des Einsatzes von „Structural Health Corrosion Monitoring“ in Beton hervorgehoben. Es liefert die technologische Grundlage für optimierte Instandhaltungsstrategien in Beton. Die Vorteile der gleichzeitigen Überwachung aller relevanten Parameter, die mit Korrosion in Verbindung stehen, wurden hier anhand eines Beispiels aus der Praxis illustriert. Auch wenn für dieses Beispiel erst Messdaten von etwas weniger als 1 Jahr vorliegen, lassen sich bereits interessante Zusammenhänge feststellen. Das Beispiel zeigt auch die Wichtigkeit, mehrere Parameter im Zusammenhang mit der Korrosion in Beton gleichzeitig zu messen, um ein umfassenderes Bild des tatsächlichen Zustands des Bauwerks zu erhalten. Es hat sich also gezeigt, dass die Überwachung mehrerer relevanter Parameter in unterschiedlicher Tiefe der Schlüssel zur Erlangung eines genauen Bildes über den Zustand des Bauwerks und zur frühzeitigen Erkennung von Schäden ist. Hierfür müssen die Definition der Mess- 248 11. Kolloquium Parkbauten - Februar 2024 DuraMon - Korrosionsmonitoring i. Stahlbetonbauten f. intelligentere, kostengünstigere, sicherere u. nachhalti. Erhaltungsu. Instandsetzungslösungen bereiche, die einzelnen Parameter und die zu messenden Tiefen an jedem Messtelle sorgfältig ausgewählt werden. Zuletzt sei erwähnt, dass das Sammeln solcher Daten zum Verhalten von Bauwerken in den tatsächlichen Expositionsbedingungen einen wesentlichen Beitrag an die Verfeinerung des aktuellen wissenschaftlichen Sachstandes hinsichtlich der Korrosion von Stahl in Beton leisten kann. Schließlich ist aus der Fachliteratur bekannt, dass Erkenntnisse aus Laboruntersuchungen oft nur begrenzt auf die Ingenieurpraxis anwendbar sind. Literatur [1] Concrete Repairs - Performance in service and current practice by G. P. Tilly and J. Jacobs - Belgian Building Research Institute, 2007. [2] R. B. Polder et al., “Non-traditional assessment and maintenance methods for aging concrete structures - technical and non-technical issues,” Mater. Corros., vol. 63, no. 12, pp. 1147-1153, 2012, doi: 10.1002/ maco.201206725. [3] M. Küchler, „Instandsetzung von Betontragwerken,“ in Beton-Kalender 2013: Lebensdauer und Instandsetzung - Brandschutz, vol. 102, ch. 5, pp.-345-411, 2013. [4] Bundesamt für Strassen ASTRA, Netzzustandsbericht der Nationalstrassen 2018: Unterhalt, Ausbau und Betrieb, 2019. [5] D. Yilmaz et al., „Korrosionsbedingte Kosten an Ingenieurbauwerken im Schweizer Straßennetz,“ Beton- und Stahlbetonbau, vol. 115, no. 6, pp.-448-458, 2020, doi: 10.1002/ best.202000004. [6] L. Bertolini, B. Elsener, P. Pedeferri, E. Redaelli, and R. P. Polder, Corrosion of steel in concrete, second ed. Weinheim: Wiley, 2013. [7] Concrete Repairs - Performance in service and current practice by G. P. Tilly and J. Jacobs - Belgian Building Research Institute, 2007. [8] V. K. Gouda, Corrosion and corrosion inhibition of reinforcing steel. I. Immersed in alkaline solutions., Br. Corros. J., 5 (1970) 198-203. [9] D. A. Hausmann, Steel corrosion in concrete. How does it occur? , Materials Protection, 6 (1967) 19-23. [10] U. Angst, B. Elsener, C. K. Larsen, and Ø. Vennesland, “Critical chloride content in reinforced concrete - A review,” Cem. Concr. Res., vol. 39, pp. 1122-1138, 2009, doi: 10.1016/ j.cemconres.2009.08.006. [11] Y. Seguí Femenias, U. Angst, F. Moro, and B. Elsener, “Development of a novel methodology to assess the corrosion threshold in concrete based on simultaneous monitoring of pH and free chloride concentration,” Sensors, vol. 18, no. 9, p. 3101, 2018, doi: 10.3390/ s18093101.
