AT508512A1 - Verfahren zum entfernen korrosiver anionen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen korrosiver Anionen aus den Porenlösungen poröser Festkörper, wie z.B. von Beton- oder Ziegelwänden bzw. -bau-teilen, unter Verwendung von Zink zum Binden der Anionen.

Korrosion der Stahlbewehrung ist eine der wesentlichsten Ursachen für erhöhte Unterhalts- und Reparaturkosten und in weiterer Folge für die Verkürzung der Nutzungsdauer von Stahlbetonbauten. Korrosion der Stahlbewehrung wird durch das Eindringen von Chloriden in die Betonüberdeckung und/oder durch Karbonatisierung der Betonüberdeckung verursacht. Bei der Sanierung von chloridbelastetem Stahlbeton kommen gemäß dem Stand der Technik im Wesentlichen drei Verfahren zur Anwendung: (1) mechanische Entfernung des chloridbelasteten Betons bis hinter die Bewehrung; Beschichtung der Bewehrung mit einem Korrosionsschutz, üblicherweise Epoxidharz; Reprofilieren mit Reprofiliermörtel oder Spritzbeton; (2) elektrochemischer Chloridentzug durch Migration von Chloriden aus dem Beton an die Betonoberfläche in einem starken elektrischen Feld, das durch einen Stromfluss von ca. 1 bis 5 A/m2 zwischen einer externen Anode und dem Bewehrungsstahl erzeugt wird; (3) kathodischer oder galvanischer Korrosionsschutz der Stahlbewehrung durch Stromfluss (üblicherweise 1 bis 5 mA/m2) zwischen einer externen Anode, die üblicherweise auf der Betonoberfläche angebracht ist, und dem Bewehrungsstahl.

Verfahren (1) ist mit hohem Material- und Arbeitsaufwand, hohen Abfallmengen und starkem Verkehrsaufkommen auf Grund des An- und Abtransports des Materials und somit mit hohen direkten und indirekten Kosten verbunden. Verfahren (2), das z.B. in der DE 422 90 72 A1 beschrieben wird, wird nur während einer relativ kurzen Periode, z.B. von 1 bis 3 Monaten, angewandt, und es werden nur Chloride, die sich zwischen der externen Anode und der Stahlbewehrung befinden, entfernt. Chloride, die sich hinter oder neben der Stahlbewehrung befinden, können nach Beendigung des Chloridentzugs wieder zur Stahlbewehrung diffundieren und erneut Korrosion bewirken. Zudem kann dieses Verfahren bei vorgespannten Bauteilen nicht angewandt werden. Verfahren (3), das z.B. in AT 410.440 B und AT 413.822 beschrieben wird, ist zwar ein wirksames Verfahren, muss jedoch über die gesamte Dauer der Nutzung -1 - Μ · · · I« Μ · ·········· • · · I ···· ···· • · t f · · f t · ···« • * * fl* · f | eines Bauteils eingesetzt werden, um Chloridkorrosion der Stahlbewehrung wirksam zu verhindern.

Alle drei Verfahren beruhe auf einem Chloridentzug in unterschiedlichem Ausmaß: In Verfahren (1) wird das Chlorid mit dem Beton vollständig entfernt, in Verfahren (2) wird ein großer Teil des Chlorids dem Beton durch die Migration von Chloridionen in einem starken elektrischen Feld entzogen, der Teil des Chlorids, der sich nicht im Bereich des elektrischen Felds befindet, verbleibt jedoch im Beton. Der Chloridentzug in Verfahren (3) erfolgt im mikroskopischen Bereich (ca. 20 bis 100 pm) von der Stahlbewehrung in den Beton. Die Migration ist jedoch, je nach Anodentyp, durch den kapillaren Chloridtransport im Porengefüge infolge von Nass/Trocken-Zyklen, z.B. während Regen- und Trockenperioden, überlagert. Deswegen müssen diese Verfahren über die gesamte Nutzungsdauer der Betonbauteile angewandt werden.

Ein weiteres Problem bei Beton-, vor allem aber bei Ziegelbauten und Mauerwerk ist der Nitratgehalt, der zusätzlich u.a. zu Ausblühungen auf der Oberfläche führt, weswegen neben Chlorid und anderen korrosiven Anionen konkret auch die Entfernung von Nitrat wünschenswert ist.

Ziel der Erfindung war daher die Bereitstellung eines Verfahrens, durch das derartige korrosive Anionen verlässlich und dauerhaft aus den Porenlösungen der jeweiligen Bauteile oder Wände, d.h. allgemein jenen von porösen Festkörpern, entfernt werden kann.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Gemäß vorliegender Erfindung wird dieses Ziel durch Verfahren zum Entfernen korrosiver Anionen aus den Porenlösungen poröser Festkörper, z.B. Beton- oder Ziegelwänden und -bauteilen, erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine zinkhälti-ge Beschichtung auf wässriger Basis auf den porösen Festkörper aufgebracht wird bzw. der Festkörper mit der Beschichtung imprägniert wird, wonach die korrosiven Anionen in der Porenlösung zur bzw. in die Beschichtung migrieren gelassen werden und/oder dazu gebracht werden, zur bzw. in die zinkhältige Beschichtung zu migrie- -2- • ·· · ·· · · ι «

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• ^· · · ·· ·· ^· I ren, um dort mit dem Zink eine in Wasser unlösliche oder schwer lösliche Verbindung einzugehen. Unter solchen Verbindungen werden hierin vor allem sowohl echte Zinksalze als auch Komplexverbindungen des Zinks verstanden, die in Wasser unlöslich bzw. schwer löslich sind.

Auf diese Weise werden gemäß vorliegender Erfindung die korrosiven Anionen aus der Poreniösung des porösen Festkörpers ausgefällt und Letzterem durch diese Immobilisierung dauerhaft entzogen. Selbst bei wiederkehrenden Trocken/Feucht-Zyk-len, wie dies bei der Witterung ausgesetzten Bauteilen und Mauerwerk die Regel ist, geht das in der Zinkverbindung, z.B. als Zinksalz oder -komplex, gebundene Anion nicht wieder in Lösung.

Bei den korrosiven Anionen handelt es sich insbesondere um Clorid, Nitrat oder Gemische davon, die speziell im Falle von Mauerwerk oder Wänden und Bauteilen aus stahlbewehrtem Beton schädigende Auswirkungen, z.B. auf darin verlaufende Leitungen und Rohre, vor allem aber auch auf die Stahlbewehrung von Stahlbeton, haben können. Die Erfindung bezieht sich daher insbesondere auf den Korrosionsschutz von Stahlbeton.

Die zinkhältige Beschichtung ist vorzugsweise elektrisch leitend, um weiterhin einen gegebenenfalls vorhandenen zusätzlichen Korrosionsschutz nicht zu stören und um gegebenenfalls selbst als Teil von galvanischen Elektroden ersetzbar zu sein.

Das Zink in der zinkhältigen Beschichtung auf wässriger Basis ist dabei vorzugsweise aus Zinksalzen, metallischem Zink in Pulverform, Formteilen aus metallischem Zink und Gemischen davon ausgewählt. Da nur in ionischer Form in der Porenlösung vorhandenes Zink eine Verbindung mit den zu entfernenden Anionen eingehen kann, versteht es sich für den Fachmann von selbst, dass im Falle von metallischem Zink als Zinkkomponente der zinkhältigen Beschichtung das Zink in situ ionisiert werden muss, um die Zwecke der vorliegenden Erfindung erfüllen zu können. Dies gilt auch für jene Fälle, in denen ein Gemisch aus Zinksalz und metallischem Zink in der zinkhältigen Beschichtung enthalten ist und das metallische Zink ebenfalls mit Anionen -3- #· ♦· · ·· ·· · • · · · ·· · · · · • ·· · ···· ···· * » · * ·· · · · · · · · w w i reagieren soll, d.h. nicht ausschließlich als Anodenmaterial dienen soll, wie dies später noch näher beschrieben wird.

In der zinkhältigen Beschichtung enthaltene Zinksalze sind vorzugsweise aus Zinkoxid, Zinkhydroxid und Gemischen davon ausgewählt, da diese Salze, gegebenenfalls nach Hydratation, in Wasser schwer lösliche Salze bzw. Komplexe mit Chlorid und Nitrat bilden, wie z.B. (nach neuerer Nomenklatur auch Oxidchloride genannte) Oxychloride, Hydroxochloride, Chlorozinkate sowie deren Nitrat-Analoge, wie dies anhand von EDX- und ESEM-Untersuchengen gezeigt wurde.

Aufgrund der einfacheren Herstellung sind für zahlreiche Anwendungen zinkhaltige Beschichtungen, die ein Zinksalz und/oder fein verteiltes Zinkpulver enthalten, gegenüber solchen mit eingebetteten Zinkbauteilen bevorzugt. Dennoch werden oftmals - zusätzlich oder alternativ zu Zinksalzen und -pulver - ein oder mehrere Formteile aus metallischem Zink in eine Beschichtung auf wässriger Basis eingebettet, um die zinkhaltige Beschichtung auf wässriger Basis zu bilden, wofür vorzugsweise Formteile aus Zinkfolien und Zinkgittern herangezogen werden. Derartige zinkhaltige Beschichtungen mit eingebetteten Formteilen können beispielsweise als galvanische Anoden oder Fremdstromanoden dienen und ermöglichen eine Steuerung der lokalen Feldstärke des elektrischen Felds durch die Form des jeweiligen Bauteils.

Dementsprechend ist eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch gekennzeichnet, dass die korrosiven Anionen durch Anlegen eines elektrischen Felds dazu gebracht werden, zur bzw. in die Beschichtung zu mi-grieren. Auf diese Weise wird eine raschere und vollständigere Entfernung der Anionen aus dem porösen Festkörper bewirkt, als wenn der Transport allein aufgrund von natürlichen Diffusionsvorgängen erfolgt.

Hierzu wird das elektrische Feld vorzugsweise zwischen zumindest einer Anode, die auf die Beschichtung aufgebracht bzw. in die Beschichtung eingebettet wird, und zumindest einer innerhalb oder auf der gegenüberliegenden Seite des porösen Festkörpers vorgesehenen Kathode angelegt, wobei im Falle von stahlbewehrtem Beton ins- -4- ·· ·· I ·· ·· · ······· ··· • · · ι · · · · · · t · * # « t # · · · ··«·♦ t··· ·#··« · ♦ · ·· ··» M ·· · besondere dessen Stahlbewehrung als Kathode genutzt wird. Auf diese Weise werden die korrosiven Anionen durch das elektrische Feld rasch und gezielt aus dem Festkörper, insbesondere von der vor Korrosion zu schützenden Stahlbewehrung weg, gezogen und als unlösliche oder schwer lösliche Zinksalze immobilisiert.

Als Anode wird vorzugsweise eine auf den porösen Festkörper aufgebrachte, elektrisch leitfähige Beschichtung oder galvanische Anode eingesetzt, die besonders bevorzugt zumindest teilweise von der zinkhältigen Beschichtung gebildet wird. Insbesondere kommt eine galvanische Anode zum Einsatz, die aus einem in ein elektrisch leitendes Bindemittel, z.B. einen Mörtel, eingebetteten Zinkformteil, z.B. einem Zinkgitter, besteht, d.h. die zur Gänze von der zinkhältigen Beschichtung gemäß der hierin gültigen Definition gebildet wird. Dabei kann das Bindemittel zusätzlich zum (als Opferanode dienenen) Zinkbauteil weiteres Zink in Form von Zinksalzen oder Zinkpulver enthalten, um die Wirkung der Anode weiter zu verstärken.

Als Anode, aber auch als zusätzliche Anode neben der obigen galvanischen Zink-Opferanode, kann in bestimmten Ausführungsformen der Erfindung eine Fremdstromanode eingesetzt werden, die beispielsweise mit der Stahlbewehrung von Stahlbeton elektrisch leitend verbunden ist und zur Verstärkung des elektrischen Feldes und damit der Migrationsgeschwindigkeit der Anionen durch die Porenlösung dient.

Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen die Oberfläche des porösen Festkörpers gegen Wassereintritt von außen geschützt wird, wodurch verhindert wird, dass mit von außen eintretendem Wasser zusätzliche Mengen an korrosiven Anionen in die Porenlösung des porösen Festkörpers gelangen, wie dies beispielsweise bei Gebäuden durch Spritzwasser oder bei von Wasser umgebenen Bauwerken, wie z.B. Brückenpfeilern, der Fall wäre.

Vorzugsweise wird die Oberfläche des porösen Festkörpers dabei durch Aufbringen einer wasserdichten Beschichtung auf die zinkhältige Beschichtung, Einbetten einer wasserdichten Folie in die zinkhältige Beschichtung oder eine Kombination davon -5- #· ·· · ·♦ ·· · • ♦ · ·»·» # · · • · · # ♦ ··· t· · · • · · · ·· · · · ···· f · · t ····· · ·· ·· ··· M ·· · gegen Wassereintritt geschützt, wofür beispielsweise härtbare Harzzusammensetzungen als Anstriche oder aber Kunststofffolien zum Einsatz kommen.

In besonders bevorzugten Ausführungsformen wird somit eine galvanische Zink-Opferanode, d.h. ein Zink-Bauteil, z.B. ein Zinkgitter, eingebettet in eine elektrisch leitende Bindemittelmatrix, wie z.B. einen entsprechenden Mörtel, zur Entfernung der korrosiven Anionen eingesetzt. Bei Einsatz einer solchen galvanischen Anode zeigte sich beispielsweise nach zwei Jahren Betrieb, dass ca. 30 % des ursprünglich in der Betonüberdeckung vorhandenen Chlorids (d.s. 3 % des Zementgewichts) nahe der Anode in der Beschichtung angereichert hatten, wo das Chlor in schwer löslicher Form vorlag. Nach fünf Jahren Betrieb waren 60 % des Zinks in der Beschichtung immobilisiert. £

Wurde die Oberfläche des Festelektrolyten, in dem die Zinkanode eingebettet ist, mit Epoxydharz imprägniert, so dass die Oberfläche wasserundurchlässig wurde, und die Platten anschließend der Witterung, d.h. Trocken/Feucht-, Sonne/Regen-Zyklen) ausgesetzt, so zeigte sich, dass nach zwei Jahren Betrieb 70 % des Chlorids und nach fünf Jahren 90 % des Chlorids aus der Betonüberdeckung entzogen worden waren. Der Chloridgehalt in der Betonüberdeckung betrug somit < 0,4 %, bezogen auf das Zementgewicht, und lag damit unterhalb des Grenzwerts, oberhalb dessen eine Korrosion des Stahls erst möglich ist.

Wird einer Beschichtung, deren Matrix einen pH-Wert von mindestens 9, vorzugsweise von > 11, aufweist, vor dem Aufträgen auf den Beton Zinksulfat zugemischt, so verbessert sich die Immobilisierung des Chlorids und damit die Geschwindigkeit des Chloridentzugs noch deutlich.

Bei einer minimalen Lebensdauer der galvanischen Zinkanode von 10 Jahren ist eine Erneuerung der Zinkanode auf Grund des dauerhaften Chloridentzugs aus der Betonüberdeckung durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht erforderlich. -6- •I ·· · ·* ··· • · · · · · · · · · • · I « · ··· ·· · « • · * · · t · · « ···· I · » · # · • · ·· «·· Μ ·» «

Eine weitere Verbesserung der Geschwindigkeit des Chloridentzugs ergibt sich, wenn die Zinkanode als Zinkfolie auf den Beton, insbesondere auf eine oben beschriebene Beschichtung auf dem Beton, aufgetragen und fixiert wird.

Kathodischer Korrosionsschutz mittels Fremdstromanoden, wie z.B. Titannetzanoden (z.B. beschrieben in EN 12.696, Ausgabe Juni 2000, Punkt C.1.3. mit der Überschrift "Aktiviertes Titan"), oder mittels leitfähiger Beschichtung (z.B. beschrieben in der AT 410.440B) bewirken ebenfalls eine Migration von Chloridionen weg vom Bewehrungsstahl und hin zur Anode. Insbesondere bei Vorrichtungen mit Titannetzanoden wird die Migration jedoch von dem kapillaren Transport von Chloridionen zur Bewehrung hin während Regenperioden überlagert. Titannetzanoden werden üblicherweise in 5 cm Spritzbeton, aufgetragen auf die Oberfläche des zu schützenden Stahlbetonbauteils, eingebettet. Dort können an der Anode hoch angereicherte Chloridfronten mit einem Chloridgehalt bis zu 8 % des Zementgewichts hin zur Bewehrung kapillar transportiert werden. Ein Abschalten des kathodischen Korrosionsschutzes würde unter diesen Umständen zu einem sehr hohen Korrosionsrisiko führen.

In Anoden für den kathodischen Korrosionsschutz, die aus leitfähigen Anstrichen, aufgetragen auf der Betonoberfläche des zu schützenden Stahlbetonbauteils, wie z.B. beschrieben in AT 410.440 B, bestehen, ist die Migration der vorherrschende Transportmechanismus, der zu einem signifikanten Chloridentzug aus der Beton-überdeckung und einer hohen Chloridanreicherung nahe der Anode führt. Nachteilig ist hier jedoch die Entwicklung von Chlorgas an der Anode bei Stromdichten von > 2 mA/m2. Dieses Problem wird durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Gänze gelöst.

Wenn nämlich die Anode auf eine elektrisch leitende Beschichtung aufgebracht wird, die feinstverteiltes Zinkpulver enthält, z.B. etwa 1,5 bis 2,5 kg/m2 Betonoberfläche, so "korrodiert" das Zink während des Betriebs des kathodischen Korrosionsschutzes und bildet anodische Reaktionsprodukte, an die die zur Anode migrierenden Chloridionen gebunden werden. In weiterer Folge wird auch bei Stromdichten von >2 mA/m2 keine Chlorgasentwicklung mehr an der Anode beobachtet. Zumischen von Zinksal- -7- ♦· #· φ ·· Φ· · • φ · φ φφ φ · ·· • · · · · ··· ι· · * • ·· φ ·· φ φ φ φ φφ φ φ φ φ φ φ φ φ φ · · φ φ · · φ φ φ ·· φ φ φ zen, wie z.B. Zinksulfat oder Zinkhydroxid, oder Zinkoxid oder von Hydraten davon erhöht die Wirksamkeit der Chloridbindung. Im Prinzip würde die Zumischung der oben angeführten Zinkverbindungen bei ausreichender Konzentration ausreichen, um Chloridionen ausreichend zu binden, jedoch wirken diese Verbindungen stark verzögernd auf das Abbindeverhalten und die Erhärtung hydraulischer Bindemittel und können somit zu den bekannten Bindemittelmischungen, aus denen elektrisch leitende Beschichtungen hergestellt werden, nur in geringem Ausmaß, üblicherweise in Mengen von < 5 Gew. %, vorzugsweise < 2 Gew. %, zugemischt werden.

Wenn zumindest eine Zinkverbindung in ausreichenden Mengen zu der elektrisch leitenden Beschichtung zugemischt wird, kann damit ausreichend Chlorid gebunden werden, so dass keine merkliche oder zumindest eine stark reduzierte Chloridentwicklung auftritt.

Vorteilhaft ist diese Ausführungsform der Erfindung insbesondere auch deswegen, weil nach ca. 5 bis 10 Jahren bis zu 90 % des Chlorids aus der Betonüberdeckung entfernt wurden und somit ein Korrosionsschutz mittels kathodischen Korrosionsschutzes und daher eine allfällige Erneuerung der Anode nicht mehr erforderlich sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von nichteinschränkenden Beispielen näher beschrieben.

BEISPIELE

Beispiel 1

Es wurde ein Prüfkörper aus mit Stahl bewehrtem Beton (50 x 50 x 10 cm) hergestellt, mit einem Zementgehalt von 320 kg/m3, Zuschlagstoff 0 bis 16 mm, w/c = 0,47, 0,2 Gew.-% Verflüssiger, Chloridgehalt 3,0 Gew.-% des Zementgewichts, Stahlbewehrung 0 16,0 mm, Gitterabstand e = 100 mm, Betonüberdeckung 3 cm. -8- ·· ·· * ·· 99 9 • · · 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 999 99 9 9 9 99 9 99 99 9 9999 9 9 9 9 9 9 9 9 9 · • · · · ··· · · ·· «

Der Prüfkörper wurde mit einem elektrisch leitenden Mörtel mit einer Schichtstärke von ca. 2 mm beschichtet. Auf diesem Mörtel wurde ein Zinkgitter (2,1 kg/m2, Maschenweite 3 cm, Strangstärke 1,2 x 2 mm) mechanisch fixiert und in denselben Mörtel mit einer Schichtdicke von 4 mm eingebettet. Nach dem Aushärten des Mörtels wurde das Zinkgitter mit der Stahlbewehrung verbunden und bei 80 % r. F. und 20 °C Raumtemperatur gelagert. in zeitlichen Abständen von 6 Monaten wurde das Chloridprofil im Verbundsystem Beschichtung/Beton an entnommenem Bohrmehl gemessen. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 1 angegeben.

Tabelle 1

Zeit (Monate) Chloridgehalt [Gew.-%/Zementgewicht] in der Beschichtung und der Betonüberdeckung (in cm von der Oberfläche des Prüfkörpers) Beschichtung 0-1 cm 1-2 cm 2-3 cm 3-4 cm 0 0 3,0 3,0 3,0 3,0 6 1,9 2,5 2,4 2,0 2,3 12 3,5 1,2 2,1 1,9 2,0 18 4,3 0,8 1,7 1,5 1,6 24 5,1 0,6 1,5 1,3 1,4 30 5,8 0,5 1,3 1,1 1,3 36 6,1 0,5 1,1 1,0 1,2

Der Stromfluss zwischen Anode und Kathode betrug im Mittel 2 mA, d.h. 8 mA/m2 Betonoberfläche.

Das Beispiel zeigt, dass das Chlorid in die Beschichtung migriert und dort fixiert wird. -9- 99 99 9 ·* ·· • • · • · 9 9 9 9 9 9 9 9 99 9 • ♦ · · ··· ·· • · · · • • · ··· 9 9

Beispiel 2

Es wurde dieselbe Versuchsanordnung (Prüfplatte, Beschichtung, Zinkanode) wie in Beispiel 1 gewählt. Im Unterschied zu Beispiel 1 wurde die mit der zinkhältigen Beschichtung versehene Prüfplatte einmal pro Woche 2 Stunden lang künstlich beregnet (10 mm Wasser in 2 Stunden) und anschließend mit Infrarotlicht 2 Stunden lang getrocknet.

Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 2 angeführt.

Tabelle 2

Zeit (Monate) Chloridgehalt [Gew.-%/Zementgewicht] in der Beschichtung und der Betonüberdeckung (in cm von der Oberfläche des Prüfkörpers) Beschichtung 0-1 cm 1-2 cm 2-3 cm 3-4 cm 0 0 3,0 3,0 3,0 3,0 6 1,8 2,7 2,6 2,4 2,5 12 3,2 1,8 2,2 2,0 2,2 18 4,3 1,5 1,9 1,7 1,8 24 4,9 1,3 1,7 1,6 1,8 30 5,4 1,0 1,5 1,4 1,6 36 5,6 0,9 1,4 1,3 1,4

Aufgrund der Bewitterung betrug der mittlere Stromfluss 4 mA, d.h. 16 mA/m2 Betonoberfläche.

Die obigen Ergebnisse zeigen, dass durch die künstliche Bewitterung, d.h. die Erzeugung von Nass/Trocken-Zyklen, und den dadurch induzierten kapillaren Wassertransport in der Betonüberdeckung die Chloridmigration zur Anode verlangsamt und "verwischt" wurde. Die Ergebnisse zeigen jedoch auch, dass der größte Teil des Chlorids, wenn er in die Beschichtung gelangt, dort fixiert wird. -10- «· v* · v« t· t • ·· · ·· · t · « • · · · · II» ·· I | t t · t * · ·· · ····

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Beispiel 3

Es wurde dieselbe Versuchsanordnung (Prüfplatte, Beschichtung, Zinkanode) wie in Beispiel 2 gewählt. Im Unterschied zu Beispiel 2 wurde die Oberfläche der zinkhälti-gen Beschichtung mit einem Epoxidharz (Zwei-Komponenten-System, Aushärtung nach 12 Stunden) beschichtet und imprägniert, so dass kein flüssiges Wasser mehr eindringen konnte.

Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 3 angeführt.

Tabelle 3

Zeit (Monate) Chloridgehalt [Gew.-%/Zementgewicht] in der Beschichtung und der Betonüberdeckung (in cm von der Oberfläche des Prüfkörpers) Beschichtung 0-1 cm 1-2 cm 2-3 cm 3-4 cm 0 0 3,0 3,0 3,0 3,0 6 2,2 2,2 2,4 2,2 2,5 12 3.7 1,1 2,0 1,7 1,9 18 4,5 0,7 1,5 1,4 1,5 24 5,2 0,5 1,3 1,2 1,4 30 5,9 0,4 1,2 1,1 1,3 36 6,5 0,4 1,1 1,0 1,1

Der Stromfluss zwischen Anode und Kathode betrug im Mittel 1,8 mA, d.h. 7,2 mA/m2 Betonoberfläche.

Die Ergebnisse zeigen, dass bei vollständiger Unterbindung des kapillaren Wassertransports im Beton und in der Beschichtung das Chlorid weitaus schneller und effizienter als aus dem bewitterten Betonprüfkörper entzogen wurde - sogar effizienter als im "dampfdiffusionsoffenen" Prüfkörper aus Beispiel 1. -11- ·· ·· · *» ·· · ······* ··· • · · · · ··· ·· · · • ·· · ·· * · · ···♦ • · · · ····· « ·· ·· ··· ·· Μ ·

Beispiel 4

Es wurde dieselbe Versuchsanordnung (Prüfplatte, Beschichtung, Zinkanode) wie in Beispiel 3 gewählt. Im Unterschied zu Beispiel 3 wurde dem elektrisch leitenden Mörtel eine Mischung aus 1 % Zinksulfat, 1 % Zinkhydroxid und 1,5 % Zinkoxid, alle Werte bezogen auf das Gewicht des Frischmörtels, zugemischt.

Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 4 angeführt.

Tabelle 4

Zeit (Monate) Chloridgehalt [Gew.-%/Zementgewicht] in der Beschichtung und der Betonüberdeckung (in cm von der Oberfläche des Prüfkörpers) Beschichtung 0-1 cm 1-2 cm 2-3 cm 3-4 cm 0 0 3,0 3,0 3,0 3,0 6 2,3 2,1 2,2 1,9 2,1 12 4,3 1,0 1,7 1,5 1,7 18 5,1 0,6 1,4 1,2 1,3 24 5,9 0,5 0,9 0,7 0,8 30 6,6 0,5 0,7 0,6 0,7 36 7,2 0,5 0,6 0,5 0,7

Die Ergebnisse zeigen, dass der Zusatz von Zinksalzen (Zinkhydroxid, Zinksulfat) und Zinkoxid die Effizienz des Chloridentzugs im Vergleich zur Versuchsanordnung mit Zinkgitter alleine signifikant erhöht.

Nach 3 Jahren betrug der Chloridgehalt in der Betonüberdeckung im Mittel nur noch 0,6 %. Bei diesem Chloridgehalt besteht nur noch ein geringes Korrosionsrisiko. Es darf extrapoliert werden, dass nach weiteren 2 bis 3 Jahren das Chlorid soweit entzogen worden sein würde, dass für den Bewehrungsstahl keinerlei Korrosionsrisiko mehr bestünde. -12- m 9 m w w 9 9 9 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 9 9 9 9 9 9 999 99 9 9 9 9 9 9 9 9 · 9 9 999· 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9

Beispiel 5

Es wurde eine Prüfplatte wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Die Prüfplatte wurde mit einem elektrisch leitendem Mörtel, dem 2 kg Zinkpulver mit einer Korngröße von 0,02 bis 0,6 mm zugemischt worden waren, in einer Schichtstärke von 3 mm beschichtet. Nach dem Aushärten der Beschichtung wurde auf die Oberfläche der Beschichtung eine graphithältige elektrisch leitfähige Beschichtung in einer Stärke von 0,3 mm aufgetragen. In die elektrisch leitfähige Beschichtung wurde eine elektrische Zuleitung aus Cu/Nb/Pt-Draht eingebettet. Nach dem Aushärten der Beschichtung wurde zwischen der als Anode fungierenden elektrisch leitfähigen Beschichtung und dem Bewehrungsstahl eine Spannung von 2,5 Volt angelegt. Nach etwa 2 Wochen stabilisierte sich der zwischen Anode und Kathode fließende Strom bei etwa 15 mA/m2 Betonoberfläche.

Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle 5 angeführt.

Tabelle 5

Zeit (Monate) Chloridgehalt [Gew.-%/Zementgewicht] in der Beschichtung und der Betonüberdeckung (in cm von der Oberfläche des Prüfkörpers) Beschichtung 0-1 cm 1-2 cm 2-3 cm 3-4 cm 0 0 3,0 3,0 3,0 3,0 6 2,7 2,0 2,1 1,7 1,9 12 4,5 1,3 1,6 1.4 1,5 18 5,3 0,6 1,2 1,1 1,2 24 6.0 0,5 1,0 0,8 0,9 30 6,8 0,4 0,7 0,5 0,6 36 7,5 0,4 0,5 0,4 0,4

Die Ergebnisse zeigen, dass das Chlorid in der zinkhältigen Beschichtung effizient gebunden wurde. Im Unterschied zu der Versuchsanordnung, in der die Anode ohne Beschichtung auf den Beton aufgetragen worden war, wurde keine Chlorgasentwicklung festgestellt. -13- ·· • · • ♦ · ·· · • · • · • · • « • · • · ·· • • • ··♦ • 1 • · · ·· · · • · ····

Nach drei Jahren betrug der Chloridgehalt in der Beton Überdeckung im Mittel nur noch 0,4 %. Bei diesem Chloridgehalt besteht nur noch ein sehr geringes Korrosionsrisiko.

Beispiel 6

Es wurde ein Ziegelstein (25 x 12 x 6,5 cm) aus gebranntem Ton wiederholt mit einer Lösung von 3 Gew.-% Natriumchlorid und 2 Gew.-% Natriumnitrat getränkt, so dass der Ziegelstein nach dem Trocknen einen Gehalt von 0,5 % Chlorid und 0,3 % Nitrat, bezogen auf das Gewicht des Ziegelsteins, enthielt.

Die Ziegeloberfläche wurde mit dem elektrisch leitfähigen Mörtel aus Beispiel 1, der 3 Gew.-% Zinkhydroxid, 3 Gew.-% Zinkoxid und 1 Gew.-% Zinksulfat enthielt, in einer Schichtstärke von 6 mm beschichtet. Nach dem Aushärten des Mörtels wurde der Mörtel mit einem handelsüblichen Hydrophobierungsmittel auf Polysiloxan-Basis hydrophobiert. Der Ziegel wurde auf ein permanent feucht gehaltenes Tuch (Baumwolle, 1 mm) gelegt. Anschliessend wurde der Ziegel einem mittels eines Ventilators erzeugten künstlichen Wind mit einer Windgeschwindigkeit von ca. 10 km/h ausgesetzt.

Nach rund 1 Jahr waren dem Ziegel durch das erfindungsgemäße Verfahren etwa 95 % des Chlorids und etwa 80 % des Nitrats entzogen und in der Beschichtung gebunden worden.

Somit ist durch die obigen Beispiele klar belegt, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung eine einfache, rasche und dauerhafte Entfernung von korrosiven Anionen aus den Porenlösungen von porösen Festkörper wie etwa Beton- und Ziegelmauern ermöglicht. -14-

Claims (17)

1. • · · · · ··· ♦· t · • · · · · · · ♦ « ··«« t · · · ····· · ·# ·· ··· ·· ·· · PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Entfernen korrosiver Anionen aus den Porenlösungen poröser Festkörper, z.B. Beton- oder Ziegelwänden und -bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass eine zinkhältige Beschichtung auf wässriger Basis auf den porösen Festkörper aufgebracht wird bzw. der Festkörper mit der Beschichtung imprägniert wird, wonach die korrosiven Anionen in der Porenlösung zur bzw. in die Beschichtung migrieren gelassen werden und/oder dazu gebracht werden, zur bzw. in die zinkhältige Beschichtung zu migrieren, um dort mit dem Zink eine in Wasser unlösliche oder schwer lösliche Verbindung einzugehen.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosiven Anionen Clorid und/oder Nitrat sind.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Festkörper ein Bauteil oder eine Wand aus stahlbewehrtem Beton ist.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zinkhältige Beschichtung elektrisch leitend ist.
5. 5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zink in der zinkhältigen Beschichtung auf wässriger Basis aus Zinksalzen, metallischem Zink in Pulverform, Formteilen aus metallischem Zink und Gemischen davon ausgewählt ist.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zinksalze aus Zinkoxid, Zinkhydroxid und Gemischen davon ausgewählt sind.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Formteile aus metallischem Zink in eine Beschichtung auf wässriger Basis eingebettet werden, um die zinkhältige Beschichtung auf wässriger Basis zu bilden. -16- ww «« v mw v m · • ·· · ·· · · ·· • · 9 · · ··· M«t • · · · ·· 9 · « ···♦ • · 9 · 9 9 9 9 « · ·· ·· 999 ·· 99 ·
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formteile aus Zinkfolien und Zinkgittern ausgewählt sind.
9. 9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die korrosiven Anionen durch Anlegen eines elektrischen Felds dazu gebracht werden, zur bzw. in die Beschichtung zu migrieren.
10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Feld zwischen zumindest einer Anode, die auf die Beschichtung aufgebracht bzw. in die Beschichtung eingebettet wird, und zumindest einer innerhalb oder auf der gegenüberliegenden Seite des porösen Festkörpers vorgesehenen Kathode angelegt wird.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der poröse Festkörper aus stahlbewehrtem Beton besteht, dessen Stahlbewehrung als Kathode eingesetzt wird.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Anode eine auf den porösen Festkörper aufgebrachte galvanische Anode eingesetzt wird.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die galvanische Anode zumindest teilweise von der zinkhaltigen Beschichtung gebildet wird.
14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Anode oder zusätzliche Anode eine Fremdstromanode eingesetzt wird.
15. 15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des porösen Festkörpers gegen Wassereintritt von außen geschützt wird. -17- «« 9 9 9 99 99 9 9 9 9 9 99 9 9 99 9 9 9 9 9 999 99 9 9 9 99 9 99 99 9 999 : 9999 99999 9
16. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des porösen Festkörpers durch Aufbringen einer wasserdichten Beschichtung auf die zinkhaltige Beschichtung und/oder Einbetten einer wasserdichten Folie in die zinkhaltige Beschichtung gegen Wassereintritt geschützt wird.
17. 17. Verwendung einer galvanischen Zinkanode zum Entfernen von korrosiven Anionen wie Chlorid und Nitrat aus den Porenlösungen poröser Festkörper.

    Wien, am ^ ^ Feb, 2010 -18-