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Chloridumverteilung in Beton nach Applikation eines Oberflächenschutzsystems - Anwendungsgrenzen des Instandsetzungsverfahrens 7.7

  • Das Instandsetzungsprinzip W-Cl bzw. die Instandsetzungsverfahren 7.7 und 8.3 stellen im Vergleich zu konventionellen Instandsetzungsprinzipien technisch und wirtschaftlich interessante Verfahren zur Instandsetzung von chloridbelasteten Betonbauteilen dar. Die Verfahren beruhen auf der Absenkung des Wassergehaltes (W) im Bereich des chloridkontaminierten Betons (Cl), welche durch die Applikation einer Oberflächenschutzbeschichtung erreicht wird. Durch die Beschichtung soll ein intermittierendes Eindringen von Chloriden unterbunden und die Initiierung von Bewehrungskorrosion verhindert werden. Ungeklärte Fragen hinsichtlich der Wirksamkeit der Verfahren und daraus resultierende Anwendungsbeschränkungen in den maßgebenden Regelwerken haben eine praxisgerechte Anwendung der Verfahren bis dato kaum möglich gemacht. Ziel dieser Arbeit war es im Rahmen von grundlegenden Untersuchungen die Mechanismen des Instandsetzungsprinzips W-Cl bzw. der Instandsetzungsverfahren 7.7 und 8.3 besser zu verstehen, um damit einen Beitrag zur Schaffung der erforderlichen Grundlagen für eine breitere Anwendung der Verfahren in der Praxis zu leisten. Im Fokus stand dabei die Entwicklung eines Modells zur Beschreibung der Chloridumverteilung nach Applikation einer Oberflächenschutzbeschichtung. Hierzu wurde zunächst ein mathematisches Modell mit einer in sich geschlossenen analytischen Lösung entwickelt, mit dessen Hilfe die Chloridumverteilung unter Annahme einer vollständigen Wassersättigung des Betons nach Applikation einer systemabdichtenden Oberflächenschutz-beschichtung berechnet werden kann. Daran anknüpfend wurde der Einfluss der infolge der Anwendung des Instandsetzungsprinzips W-Cl bzw. der Instandsetzungsverfahren 7.7 und 8.3 zu erwartenden Austrocknung des Betons auf die Chloridumverteilung im abgedichteten System untersucht. Auf Basis von eigenen Untersuchungen und darauf aufbauenden numerischen Berechnungen wurden materialspezifische Abminderungsfunktionen entwickelt, die die Abhängigkeit des Chloriddiffusionskoeffizienten von der Umgebungsfeuchte beschreiben. Abschließend wurden auf Grundlage einer Parameterstudie allgemeingültige Grenzwerte für Randbedingungen hergeleitet, bis zu denen eine Instandsetzung nach dem Verfahren 7.7 angewendet werden kann, ohne dass im Zuge der Chloridumverteilung der kritische korrosionsauslösende Chloridgehalt auf Höhe der Bewehrung im geplanten Restnutzungszeitraum überschritten wird. Ein Großteil der dieser Arbeit zu Grunde liegenden Untersuchungen erfolgte im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projektes „Anwendungsgrenzen des Instandsetzungsprinzip W-Cl“.
  • Compared to conventional repair principles, the repair principle W-Cl or respectively 7.7 and 8.3 represent technically and economically interesting options for the repair of chloride-loaded concrete components. The methods are based on the reduction of the water content (W) in the area of the chloride contaminated concrete (Cl), which is achieved by applying a surface protective coating. The coating is intended to prevent the intermittent penetration of chlorides and the initiation of reinforcement corrosion. Unresolved questions regarding the effectiveness of the process and the resulting application restrictions in the relevant regulations have so far made a practical application of the process barely possible. The aim of this work was to better understand the mechanisms of the repair principle W-Cl or 7.7 and 8.3 within the framework of fundamental investigations in order to contribute to the creation of the necessary basis for a broader application of the methods in practice. The focus was on the development of a model to describe the chloride redistribution after application of a system sealing surface protection coating. First, a mathematical model with a self-contained analytical solution was developed, with which the chloride redistribution can be calculated assuming complete water saturation of the concrete after application of a system sealing surface protection coating. The influence of the expected drying of the concrete due to the application of the repair principle W-Cl or respectively 7.7 and 8.3 on the chloride redistribution in the sealed system was then investigated. On the foundation of own investigations and numerical calculations based on them, material-specific reduction functions were developed which describe the dependence of the chloride diffusion coefficient on the ambient humidity. Finally, on the basis of a parameter study, generally valid limit values were derived for boundary conditions up to which a repair according to the principle 7.7 can be applied without exceeding the critical corrosion-inducing chloride content during the course of chloride redistribution at the location of the reinforcement in the planned remaining service life. A large part of the investigations on which this work is based were carried out as part of the project "Application limits of the repair principle W-Cl" funded by the German Research Foundation (DFG).

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Metadaten
Author:Ayhan René Celebi
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-62310
DOI:https://doi.org/10.26204/KLUEDO/6231
Advisor:Wolfgang Breit
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2021/01/21
Date of first Publication:2021/01/21
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2020/12/02
Date of the Publication (Server):2021/01/22
Number of page:VIII, 120
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Bauingenieurwesen
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)