Tücken des Korrosionsschutzes

(09/2020)

Stahl im Beton ist ja allerlei Angriffen ausgesetzt, so daß man sich manchmal viel­leicht über­legt, ob es nicht auch ohne geht. Meistens geht es nicht.

Korrosion von Bewehrung hat üblicher­weise zur Folge, daß die volumenmäßig größeren Korrosionsprodukte die Beto­noberfläche auf­brechen. Abge­sehen von den ästheti­schen Aspekten (siehe unten­stehen­des Foto) geht hier die Verbund­wirkung verloren - beson­ders pro­blema­tisch in Ver­anker­ungs­berei­chen und bei Über­lap­pungen - und der Stahl ist noch stärker korrosions­fördern­den Ein­flüs­sen ausge­setzt. Der Voll­ständig­keit halber sei erwähnt, dass es auch - besonders gefährlich - Formen von Be­wehrung­s­kor­rosion gibt, bei denen der Stahl aufge­löst wird, ohne daß es von außen sichtbar ist.

Zu den Betonstrukturen, die besonders korrosionsfördernden Einflüssen ausgesetzt sind gehören, neben allem was mit Tausalzen beauf­schlagt wird, Kai­mauern. Bereiche wechseln­der Durch­feuchtung sind extrem gefährdet, weil sich innerhalb dieser Zone Verläufe von Einfluß­faktoren so überlagern, daß es so gut wie immer Stellen gibt, an denen die Bedingungen für Korrosion ideal sind.




Neben den üblichen Vorsichts­maßnahmen wie Riss­breiten­begren­zung, sinn­volle Beton­deckung, spezielle Beton­rezeptur, kommt oft ein KKS-System (kathodischer Korrosions­schutz) zum Einsatz.

Dabei macht man sich die Tatsache zunutze, daß für das Entstehen von Korrosion positive Eisen­ionen an der Oberfläche des Bewehrungs­stahls zur Verfügung stehen müssen. Wenn man das Vor­kom­men von solchen posi­tiven Eisen­ionen zuver­lässig unter­bindet, rostet der Stahl auch unter widrigen Be­dinungen nicht.

Um Stahl solchermaßen kathodisch gegen Korrosion zu schützen, sind zwei Methoden üblich. Man kann den Stahl (elek­trisch leitend) mit soge­nann­ten Opfer­anoden ver­binden. Diese sind aus einem unedleren Metall (z. B. Zink oder Magnesium) gefer­tigt. Sie haben eine größere Neigung zu Kor­rosion. Bei der Zer­setzung der Opfer­anoden werden Elek­tronen frei, die - im Ideal­fall - das Auf­tre­ten von posi­tiven Ionen im Stahl ver­hindern.

Die zweite Methode bedient sich externer Strom­quellen. Die schüt­zenden Anoden sind aus einem edleren Metall gefer­tigt, das nicht korro­diert. Zwischen Beweh­rungs­eisen und Anoden wird eine (besser gut aus­tarierte) elek­trische Span­nung angelegt, die das Auftre­ten posi­tiver Ionen im Stahl verhin­dern soll.




Eine Schwierigkeit besteht nun darin, die kor­rekte Menge an Elek­tronen in den Stahl einzu­leiten. Dazu muss das elek­trische Potential der Bewehrung mit Hilfe von Referenz­elek­troden über­wacht werden und über die Span­nung der passende Strom einge­stellt werden. Werden zuwenig Elek­tronen in den Stahl geleitet, ist kein aus­reichen­der Schutz gegeben. Sind es zuviele Elek­tronen, entstehen dadurch an der Anode zuviele H+-Ionen, welche zusam­men mit der Beton­feuchte Säuren bilden und den Beton zerstören. In Gegen­wart von Meer­wasser (oder Tausalz) entsteht z. B. Salz­säure. Auf obigem Foto ist zu sehen, dass die ent­standene Säure den Beton um das Anoden­band herum soweit auf­gelöst hat, daß der Hohl­raum an der Beton­ober­fläche zutage tritt. Man kann wohl davon aus­gehen, daß die Hohl­räume unter der Beton­ober­fläche bereits weit ausge­dehnt sind.




Welches die passende Spannung ist richtet sich, neben Fak­toren wie der Länge der Anoden­bän­der und Zulei­tungen, dem elek­trischen Wider­stand des um­geben­den Betons, etc., auch nach Umge­bungs­beding­ungen wie Feuchte und Salz­gehalt. Um die kor­rekte Span­nung an­legen zu können, ist es wichtig die Anoden in Bereiche (Zonen) mit einiger­maßen ein­heit­lichen Beding­ungen einzu­teilen.
Auf den Fotos ist zu erken­nen, daß die Anoden­bänder verti­kal ver­laufen. Bereiche gleicher Beauf­schlag­ung sind bei der Kai­mauer aber eher hori­zontal aus­gerich­tet. Diese ungüns­tige Zonen­einteil­ung dürfte mit dazu geführt haben, daß hier keine pas­sende Schutz­span­nung einge­stellt wurde. Das ist nämlich bei Anoden­zonen, die sich über völlig unter­schied­liche Um­gebungs­beding­ungen erstrecken schlecht möglich.



Fazit: Planung und Betrieb eines KKS sollten dem erfahrenen Fach­mann über­lassen werden.




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