DE19818343C1 - Verfahren zum kathodischen Korrosionsschutz zur Sanierung von metallarmierten Betonflächen - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zum kathodischen Korrosionsschutz im Stahlbetonbau wird zum Aufrechterhalten des Gleichstroms eine Solarzelle oder werden mehrere Solarzellen verwendet. Eine vollautomatische Stromversorgung unabhängig vom öffentlichen Stromnetz ist dadurch gewährleistet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kathodischen Rostschutz zur Sanierung von metallarmierten Beton­ flächen, insbesondere Stahlbeton, durch Anbringen von vorgefertigten Anodenelementen.

Aus der US-PS 5 366 604 ist es bekannt, Solarzellen für den kathodischen Korrosionsschutz zu verwenden. Dort sollen in der Erde verlegte metallische Körper, speziell Rohre, geschützt werden.

In der US-SIR H 1644 ist ebenfalls ein kathodischer Korrosionsschutz unter Verwendung von Solarzellen beschrieben. Dort sollen Hafenanlagen geschützt werden.

Aus der US-PS 5 672 214 ist eine spezielle Solarzelle bekannt, die durch Beton stabilisiert ist.

Im Stahlbetonbau sind Bauwerke durch Rosten der Bewehrung statisch bedroht und häufig müssen regelmäßig wiederkeh­ rende Sanierungen durchgeführt werden. Diese Sanierungen sind sehr kostenaufwendig.

Im Artikel von Michael Raupach, kathodischer Korrosions­ schutz im Stahlbetonbau, Beton 12/92, Seite 674 ff. sind Verfahren zum kathodischen Korrosionsschutz im Stahlbeton­ bau beschrieben, ebenso in dem Firmenprospekt Heraeus "Titanode", Oktober 1990.

Unter normalen Bedingungen ist der Stahl im Beton durch eine Passivierung geschützt. Durch das Eindringen von Salzwasser oder Kohlendioxid aus der Luft wird diese Passivierung zerstört und das Eisen der Bewehrung im Beton kann rosten. Aus dem Eisen entstehen positiv gela­ dene Eisenionen. Die dabei freigesetzten Elektronen rea­ gieren an anderen Stellen mit Sauerstoff und Wasser und bilden Hydroxylionen. Diese Hydroxylionen verbinden sich mit den positiv geladenen Eisenionen und bilden letztend­ lich Eisenoxide.

Das Fortschreiten des Rostens wird dadurch vermieden, daß der Elektronenabgabe dadurch entgegengewirkt wird, daß ein schwacher elektrischer Gegenstrom aufrechterhalten wird. Dieser Gegenstrom wird von einer zusätzlich ange­ brachten Anode bewerkstelligt. Hierbei setzen sich an der Anode die Hydroxylionen zu Sauerstoff, Wasser und Elektronen um und an der Kathode wird Sauerstoff und Wasser verbraucht durch Reduktion mittels der Elektronen und der Bildung wieder der Hydroxylionen.

Es ist Stand der Technik, als Anode schlangenförmige, polymerbeschichtete Kupferdrähte zu verwenden oder platin­ oxidbeschichtete Titannetze am Beton anzubringen. Auch vorgefertigte Netzanoden, die nachträglich eingemörtelt werden, gehören zum Stand der Technik.

Der kathodische Korrosionsschutz erfordert eine Gleichstromquelle. Die Anoden müssen deshalb ständig über Drahtverbindungen unter Gleichstrom stehen. Der Stromverbrauch ist jedoch insge­ samt gesehen sehr gering.

Eine Fläche von ca. 1000 m² Beton erfordert eine Leistung von ca. 100 Watt. Die Heranschaffung einer geeigneten Stromquelle sowie deren regelmäßige Kontrolle erfordern einen hohen finanziel­ len Aufwand und regelmäßige Überprüfungen.

Aufgabe der Erfindung war es deshalb, ein Verfahren vorzuschlagen, bei dem der kathodische Korrosionsschutz wirtschaftlicher auf allen zu sanierenden Betonflächen betrieben werden kann und/oder die Zurverfügungstellung von Gleichstrom aus dem öffentlichen Stromnetz vermieden wird.

Die Aufgabe der Erfindung konnte durch den kennzeichnenden Teil des Anspruch 1 gelöst wer­ den.

Hierbei werden bevorzugt vorgefertigte dünnschichtige Anodenelemente in Plattenform verwen­ det, in die eine eigene Stromversorgung eingebaut ist. Es ist auch jede x-beliebige andere Form möglich. Die Stromversorgung wird durch Solarzellen erreicht.

Die Anodenelemente werden deshalb bevorzugt auf der Oberfläche des Betons angebracht und können flächendeckend mit einer Solarzelle oder mehreren Solarzellen bedeckt sein. Die Anordnung der Solarzellen in einer größeren Fläche kann auch architektonische Gestaltung haben.

Eine Möglichkeit der Oberflächengestaltung besteht auch in der Oberflächenstruktur der platten­ förmigen Anodenelemente, bei der von glatt bis stark strukturiert alle Variationen möglich sind und der Phantasie keine Grenzen gesetzt werden können und sollen.

Die Anodenelemente können auch mit Solarzellen leitend verbunden sein und zwischen An­ odenelement und Solarzelle kann ein gewisser Abstand bestehen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung entsteht dadurch, wenn die dünnschich­ tigen, plattenförmigen Anodenelemente eingearbeitete Solarzellen aufweisen. Die Solarzellen können sowohl flächenbündig, hervorstehend oder zurückliegend in die Anodenelemente eingear­ beitet werden.

Bei Auftreffen von Licht auf die Solarzellen wird Strom erzeugt, der zur Aufrechterhaltung des Gleichstroms für den kathodischen Rostschutz benutzt wird.

Die Anodenelemente, bevorzugt dünnschichtig und plattenförmig, bestehen aus Anodenmaterial und einem Trägerstoff.

In diesen Trägerstoff können die Solarzellen eingebaut oder darauf befestigt und mit dem An­ odenmaterial verbunden werden.

Der Trägerstoff kann aus verschiedensten Materialien bestehen, die alle bevorzugt nach einer ab­ schließenden Oberflächenschutzbehandlung den Witterungseinflüssen standhalten müssen.

Dieser kann sein: Alle geeigneten anorganischen Materialien, z. B. Zementmörtel oder kunststoff­ vergüteter Zementmörtel oder Betonersatzmaterial oder auch Spritzbeton (vergüteter Spritzbe­ ton), wenn Anodenmaterial und Solarzellen vorher befestigt worden sind.

Ebenso ist Kunststoff grundsätzlich als Trägerstoff geeignet, wie z. B. EP-Harz, auch als Binde­ mittel, wobei aus gewichtstechnischen Gründen auch Styrodur oder ein ähnliches Material mög­ lich ist, das auch wärmedämm-mäßig günstig sein kann und so Wärme- bzw. Kältebrücken aus­ schalten bzw. beseitigen kann.

Um die elektrolytische Ankopplung an die Bewehrung aufrechtzuerhalten werden im Trägerma­ terial Kanäle oder Nuten und/oder auch nur kegelförmige Vertiefungen eingearbeitet. Derartige Verbindungsanschlüsse entstehen auch durch die Struktur des Trägerstoffes selbst. Über diese Kanäle, Nuten, kegelförmigen Vertiefungen oder anderen Strukturen findet der elek­ trolytische Kontakt zwischen Anodenmaterial und Kathode (Bewehrung) statt. Gleichzeitig sind es die Wanderwege für Elektrolyte/Salze, insbesondere für die Chloride, weg von der Bewehrung (Kathode), die somit nicht mehr rosten kann.

Die Verbindung von vorgefertigtem Anodenelement und Betonfläche, deren lose Betonteile vor­ her zu entfernen sind und die Bewehrung dadurch punktuell freigelegt wird, kann mit elektrisch leitenden Mörteln aus anorganischen Materialien, elektrisch leitenden, organischen Kunststoffen oder einer Mischung aus beiden Materialien oder auch mit Stahlfaservergussmörtel hergestellt werden.

Vor dem Verguß ist das vorgefertigte Anodenelement an der zu sanierenden Betonfläche mecha­ nisch zu befestigen oder mit Hilfsmitteln am Betongrund zu verkleben oder beide Befestigungs­ möglichkeiten sind zu kombinieren. Seitliche, obere und untere Abschlüsse können aus dem zu verarbeitenden Anodenmaterial zugerichtet und als seitlicher oder unterer Abschluß oder als Ab­ deckung verlegt werden.

Je nach Größe des Objektes können hierfür eigenen Abschlußteile angefertigt werden, die in die Gesamtsanierungs- und Gestaltungskonzeption mit einbezogen sind. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Claims (10)

1. Verfahren zum kathodischen Rostschutz zur Sanierung von metallarmierten Betonflächen, insbesondere Stahl­ beton, durch Anbringen von vorgefertigten Anodenelemen­ ten, dadurch gekennzeichnet, daß Anodenelemente eingesetzt werden, die eine oder mehrere Solarzellen enthalten, und zur Stromversorgung für den kathodischen Schutz die Solarzellen mit der Anode des Anodenelements und der Metallarmierung leitend ver­ bunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es an Bauwerken, Ingenieurbauwerken oder an einzelnen Bauteilen, wie Balkonen, Brüstungen, Fassaden, Stützen zum Einsatz kommt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarzellen in die Anodenelemente flächenbündig, hervorstehend oder zurückliegend ein­ gearbeitet sind, sich hieraus gestalterische Möglichkeiten ergeben oder an der Oberfläche der An­ odenelemente aufgebracht oder damit sonstwie verbunden sind und/oder die Solarzellen selbst gestalterisch angebracht werden.

4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodenelement aus einem Anodenmaterial und einem Trägerstoff besteht, wobei das An­ odenmaterial in den Trägerstoff eingebettet ist.

5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerstoff aus allen geeigneten anorganischen Materialien, z. B. Zementmörtel, auch kunststoffvergüteter Zementmörtel oder Betonersatzmaterial besteht oder andere Trägerstoffe oder Leichtträgerstoffe, die mit EP-Harz oder anderen Harzen gebunden sind, wobei aus ge­ wichtstechnischen Gründen und/oder wärmedämmtechnischen Gründen auch Styrodur oder ähnli­ che Materialien verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Trägermaterial Kanäle oder Nuten und/oder auch nur kegelförmige Vertiefungen ein­ gearbeitet oder in der Struktur des Trägerstoffes selbst schon vorhanden sind, über die der elektro­ lytische Kontakt zwischen Anodenmaterial und Kathode hergestellt wird und diese Kanäle als Wanderwege für Elektrolyte, insbesondere Chloride, fungieren.

7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächengestaltung der Anodenelemente von glatt bis stark strukturiert in allen Varia­ tionen möglich ist und die Oberfläche endbeschichtet sein kann oder bei Leichtbau-Anoden- Dämmplatten abschließend mit Dünnputz überarbeitet sein kann.

8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenelemente dünnschichtig, plattenförmig, vorgefertigt oder in allen möglichen und passenden Formen, insbesondere eckig oder rund sind oder deren Oberfläche endbeschichtet sein kann.

9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung von vorgefertigtem Anodenelement und Betonfläche durch Verguß von lei­ tenden Mörteln aus anorganischen Materialien oder elektrisch leitenden, organischen Kunststoffen oder einer Mischung aus beiden Komponenten oder aus Stahlfasermörtel hergestellt ist, das An­ odenelement vor dem Verguß an der Betonfläche zu verdübeln oder am Betongrund zu verkleben oder beide Befestigungsmöglichkeiten zu kombinieren sind oder daß die Verbindung mit einem handelsüblichen Klebstoff oder über die Stoßkanten der Platten selbst, insbesondere durch eine Nut- und Federprofilierung, durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß seitliche, obere und untere Abschlüsse an Betonteilen aus vorhandenem Anodenplattenmate­ rial zugerichtet sind und als seitlicher oder unterer Abschluß oder als Abdeckung verlegt werden oder je nach Größe des Objektes auch eigens angefertigte Abschlußteile aus Anodenplattenmate­ rial angefertigt werden.