Im Gesamtprojekt URBAN wird, mithilfe einer neuartigen Methode, aus Altbeton ein hydraulisch aktives Bindemittel auf Belit-basis gewonnen. Wird dieser Belit-Zement mit normalem Zement gemischt, kann ein gleichwertiges Produkt im Vergleich zu herkömmlichem Zement erreicht werden, jedoch mit stark verringertem CO2-Fußabdruck. Heutzutage werden in den meisten Fällen in der Anwendung von Zement auch Zusatzmittel wie Fließmittel und Beschleuniger eingesetzt. Allein die Fließmittel machen rund 70 % des Zusatzmittelmarktes aus. Es erscheint klar, dass der neuartige Recyclingzement ein geeignetes Fließmittel sowie einen Beschleuniger benötigt, um mit herkömmlichen Zementen auf dem Markt konkurrenzfähig zu sein. Einen etwas spezielleren Markt stellen die Betonwaren dar. Auch hierfür soll ein Zusatzmittel entwickelt werden, da hier ein wichtiges Anwendungsgebiet für die neuen RC-Zemente gesehen wird. In diesem Teilprojekt sollen diese Zusatzmittel (Fließmittel/Beschleuniger/Betonwarenhilfe) für die neuartigen Belit-Zemente entwickelt werden. Dafür werden umfangreiche Tests im Mörtel gemacht. Am Ende soll zumindest ein gut geeignetes Fließmittel und ein Beschleuniger resultieren, um den Belit-Zementen eine vergleichbare Performance im Vergleich zu herkömmlichen Zementen zu verleihen. Außerdem soll eine Betonwarenhilfe entwickelt werden. Somit stünde eine Alternative für die Betonwarenindustrie im Vergleich zu herkömmlichem Zement zur Verfügung. Dafür werden besonders anwendungsnah Gyratorprüfkörper hergestellt, um die Bedingungen im Betonwarenwerk nachstellen zu können.
Die Zielsetzung der Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses von verfluessigenden Betonzusatzmitteln auf das Mobilisierungsverhalten von Stoffkomponenten aus frischen und erhaerteten Betonen. Dabei sollen sowohl die Eluierbarkeit von Betonzusatzmitteln selbst bzw. deren moegliche Abbauprodukte als auch die Freisetzung von weiteren Betoninhaltsstoffen, wie Schwermetalle, untersucht werden. Ferner sollen grundlegende Kenntnisse zur Komplexbildung von verfluessigenden Betonzusatzmitteln mit Schwermetallen erarbeitet werden. Die Arbeit soll einen Beitrag zur Abschaetzung der Umweltvetraeglichkeit waehrend der Bauphase und der Nutzungsphase von Bauteilen aus Beton, sowie insbesondere bei der Deponierung und Recyclierung von Altbeton liefern.
Das Forschungsvorhaben hat zum Ziel, theoretische Ansätze, Prinzipien und Verfahren zur Prognose und Beurteilung der Korrosionsgefährdung von Bewehrung in Rissbereichen und Verbundebenen von Wasserbauwerken sowie zur vorsorgenden bzw. nachträglichen Sicherstellung des Korrosionsschutzes der Bewehrung zu erarbeiten.
Aufgabenstellung und Ziel
In den letzten Jahren wurden Korrosionsprozesse an gerissenen Stahlbetonbauteilen im Unterwasserbereich mit Süßwasserbeaufschlagung detektiert, die hier aufgrund der gegebenen Randbedingungen (Sauerstoffmangel) bisher für eher nicht möglich gehalten worden sind. Als Ursache gilt eine Depassivierung der Bewehrung aufgrund des Auslaugens des Betons (Calciumhydroxid) durch die intensive Durchströmung der Risse mit Wasser und die anschließende Ausbildung des kathodischen Teilprozesses an entfernten, gut belüfteten Bauwerksstellen (Oberwasserbereich).
Bei Bauwerken im Küstenbereich stellt sich die Frage, ob angesichts ihrer Bauweise mit fein verteilten Rissen grundsätzlich eine zusätzliche Schutzmaßnahme hinsichtlich der chloridinduzierten Bewehrungskorrosion notwendig ist. Die deutsche Normung (DIN EN 1992-1-1/NA (2015)) sieht vor, bei befahrenen Verkehrsflächen (wie z. B. Parkdecks) mit Chloridbeaufschlagung (Expositionsklasse XD3) besondere Vorkehrungen zu treffen, wie beispielsweise das Anbringen einer rissüberbrückenden Beschichtung, Abdichtung oder eine rissvermeidende Bauweise. Das heißt, dass eine ausreichende Dauerhaftigkeit durch die Betonzusammensetzung und Betondeckung in diesem Fall nicht gegeben ist.
Die beschriebene Korrosionsproblematik ist in vergleichbarer Form auch für verkehrswasserbautypische Instandsetzungsmaßnahmen an Schleusen und Wehranlagen von Relevanz (Korrosionsschutz der Verankerungselemente zwischen Betonvorsatzschale und Altbeton).
Vor diesem Hintergrund sind die grundsätzlichen Möglichkeiten und Grenzen der Stahlbetonbauweise bei Verkehrswasserbauwerken in Bezug auf Rissbildung und Bewehrungskorrosion kritisch zu hinterfragen.
Das Forschungsvorhaben hat zum Ziel, theoretische Ansätze, Prinzipien und Verfahren zur Prognose und Beurteilung der Korrosionsgefährdung von Bewehrungen in Rissen und Verbundebenen von Wasserbauwerken sowie zur vorsorgenden bzw. nachträglichen Sicherstellung des Korrosionsschutzes der Bewehrungen zu erarbeiten. Die Umsetzung der erzielten Ergebnisse erfolgt mit der Erstellung eines Leitfadens für die Phasen:
- Planung von Neubau- und Instandsetzungsmaßnahmen,
- Beurteilung bestehender Bauwerke (Zustandsprognose),
- Wiederherstellung des Korrosionsschutzes der Bewehrungen.
Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)
Hinsichtlich neuer und bestehender Wasserbauwerke ist die Frage zu beantworten, inwieweit in bislang als vermeintlich unkritisch angesehenen Bauwerksbereichen standsicherheitsrelevante Korrosionsprozesse auftreten können bzw. gegebenenfalls bereits aufgetreten sind. Im Hinblick auf neu zu errichtende bzw. instand zu setzende Verkehrswasserbauwerke sind bislang als bewährt erachtete Bauweisen kritisch zu hinterfragen.
Untersuchungsmethoden
Es werden theoretische Grundlagen für die Korrosionsgefährdung von Bewehrungen in Rissen bzw. Verbundebenen in Abhängigkeit unterschiedlicher wasserbauspezifischer Bauwerkssituationen unter besonderer Berücksichtigung der Phasen „Depassivierung“ und „Verlauf des Korrosionsprozesses nach erfolgter Depassivierung“ erarbeitet, welche durch Laborversuche und Bauwerksuntersuchungen verifiziert werden. Die Entwicklung konzeptioneller bzw. planerischer Ansätze zur Vermeidung korrosionskritischer Situationen bei künftigen Neubau- und Instandsetzungsmaßnahmen wird angestrebt.