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Title
Betonsanierung und statisch wirksame Maßnahmen in korrodierten Stahlbetonbauteilen bei Carbonatisierung
Additional Titles
Concrete Rehabilitation and Statically Effective Counteractive Measures in Carbonation of Armoured Concrete Elements
AuthorMärzinger, Markus
Thesis advisorDeix, Karl
Published2015
Date of SubmissionMay 2015
LanguageGerman
Document typeBachelor Thesis
Keywords (DE)Betonstahl / Betonzusammensetzung / Carbonatisierung / Carbonatisierungsfortschritt / Depassivierung / Instandsetzungsmaßnahmen / Korrosion / Stahlbetonbauteil / Veränderte Porenstruktur
Keywords (EN)Reinforcement Steel / Composite of the concrete / Carbonation / Carbonation progress / Depassiviation / Rehabilitation measures / Corrosion / Armoured concrete element / Change in micro-porous structure
Restriction-Information
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Classification
Abstract (German)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Betonsanierung und statisch wirksamen Gegenmaßnahmen in korrodierten Stahlbetonbauteilen bei Carbonatisierung. Hierfür wird auf die Carbonatisierung, deren Einflussgrößen und Auswirkungen, sowie die Instandsetzung von dadurch entstandenen Schäden eingegangen.

Erläutert wird, wie es zur Carbonatisierung kommt und welchen Effekt die Zusammensetzung des Betons und die Einwirkungen der Umwelt auf die Geschwindigkeit und den Fortschritt der Carbonatisierung in Stahlbetonbauteilen haben. Dabei wird das Augenmerk auch auf die chemische Reaktion, welche die Veränderung der Beton-Porenstruktur bewirkt, und die Methoden, mit denen man den Carbonatisierungsfortschritt feststellen kann, gelegt. Die wichtigsten Umwelteinflüsse sind die CO2-Konzentration, die Feuchtigkeit und Lagerbedingungen sowie die Temperatur. Im Beton wirken sich besonders die Wasserzementzahl, die Zementart, die Nachbehandlung und die Gesteinskörnung, die Zusatzmittel und die Zusatzstoffe auf den Carbonatisierungsfortschritt aus.

Da der Vorgang der Carbonatisierung den pH-Wert des Betons verringert, wodurch die natürliche Schutzschicht der eingelegten Bewehrung zerstört wird - der Vorgang der sogenannten Depassivierung - kommt es zu Korrosion. Aus diesem Grund wird näher auf die Ursachen der Korrosion und den Schutz des Betonstahls eingegangen. Man kann feststellen, dass auch einige andere Bedingungen neben der Depassivierung erfüllt sein müssen, damit der Betonstahl zu korrodieren beginnt. Um die Bewehrung vor Korrosion zu schützen, wird entweder die Beton- oder direkt die Betonstahloberfläche beschichtet. In seltenen Fällen erweist sich sogar die Verwendung von nicht rostenden Stählen als wirtschaftlich.

Auch der Instandsetzung von Stahlbetonteilen, die als Folge der Carbonatisierung Schäden aufweisen, wird in dieser Arbeit besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Hierfür werden die üblichen Schritte zur Sanierung und der „Leitfaden für Beton-,Schutz- und Instandsetzungs-Systeme nach Europäischem Standard EN 1504“ erläutert.

Abstract (English)

This thesis deals with concrete rehabilitation and statically effective counteractive measures in carbonation of armoured concrete elements. For this purpose the focus is set on the carbonation, its determining factors and consequences, as well as the repair of thereby emerging damages.

It is exemplified how the carbonation arises and to what extend the composite of the concrete and the nature’s impact are effecting the speed and the progress of the carbonation. The chemical reaction, which causes a change in the concrete’s micro-porous structure, and the methods that make the detection of the carbonation’s depth possible are shown. The most important environmental influences are the CO2-concentration, the humidity and storage condition, as well as the temperature. On a closer examination of the concrete, especially the water/cement ratio, cement type, curing and aggregate, concrete additives and admixture are having a great effect on the carbonation progress.

As the carbonation lowers the pH-value of the concrete, which leads to destroying the natural protection layer of the reinforcement, - a process called depassivation – the corrosion sets in. Therefore the causes for corrosion and the corrosion prevention are examined in more detail. Asides the depassivation there are several other conditions that have to be met before the corrosion sets in. To protect the armour from it, the concrete’s or the reinforcement steel’s surface are coated. In some cases even the usage of rustproof steel happens to be economic.

The thesis also covers the repair of armoured concrete, which is damaged as a cause of carbonation. The conventional rehabilitation measures and the code of practice for “concrete protection and rehabilitation measure systems complying with the European standard EN 1504” are explained for this purpose.

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