EP3992332A1 - Korrosionsschutzeinrichtung zum schutz von elektrisch leitfähigen und in beton eingebrachten bewehrungen vor korrosion - Google Patents

Korrosionsschutzeinrichtung zum schutz von elektrisch leitfähigen und in beton eingebrachten bewehrungen vor korrosion Download PDF

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EP3992332A1
EP3992332A1 EP20205278.3A EP20205278A EP3992332A1 EP 3992332 A1 EP3992332 A1 EP 3992332A1 EP 20205278 A EP20205278 A EP 20205278A EP 3992332 A1 EP3992332 A1 EP 3992332A1
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EP
European Patent Office
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potential difference
anode
corrosion
anodes
difference control
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20205278.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gregor Gerhard
Armin Faulhaber
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/04—Controlling or regulating desired parameters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F13/00—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection
    • C23F13/02—Inhibiting corrosion of metals by anodic or cathodic protection cathodic; Selection of conditions, parameters or procedures for cathodic protection, e.g. of electrical conditions
    • C23F13/06—Constructional parts, or assemblies of cathodic-protection apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F2201/00—Type of materials to be protected by cathodic protection
    • C23F2201/02—Concrete, e.g. reinforced

Definitions

  • Corrosion protection device for protecting electrically conductive reinforcements and reinforcements placed in concrete against corrosion
  • the invention relates to an anti-corrosion device for protecting against corrosion an electrically conductive reinforcement embedded in concrete in a concrete component, with a concrete component, with reinforcement embedded in the concrete of the concrete component, with at least one cathode connection and with a plurality of anodes, between which there is a potential difference with an energy supply device can be specified, with the at least one cathode connection being electrically conductively connected to the reinforcement and the anodes being spaced apart from the at least one cathode connection and the reinforcement distributed in the concrete or on a surface of the concrete component, so that the specified potential difference causes a cathode protection current to flow from the Anodes through the armor to the cathode connection is generated to reduce unwanted oxidation and corrosion of the armor caused thereby.
  • steel reinforcements are often used to strengthen concrete components by inserting the steel reinforcements into the concrete during production of the concrete component, forming a reinforced concrete composite material and thus contributing to increasing the load-bearing capacity of the concrete component.
  • the steel reinforcement embedded in the concrete is not permanently protected from environmental influences by the surrounding concrete.
  • moisture that can penetrate into the concrete component can promote corrosive processes that can weaken or damage the steel reinforcements and thus lead to impairment or damage to the concrete component.
  • concrete is alkaline and has a high pH of over 13, so the steel reinforcement has a thin passive film around it that protects the steel reinforcement from corrosion.
  • the corrosion protection of the steel reinforcement by the alkaline concrete is not sustainable.
  • CO 2 from the ambient air can penetrate the concrete and reduce its alkalinity, and on the other hand, chloride ions can diffuse into the concrete or be carried capillary by water to the steel reinforcement.
  • a DC voltage source is usually connected to the steel reinforcement via an electrically conductive connection and connected to a number of anodes via one or more anode connections, with the anode being placed in the concrete at a distance from the steel reinforcement or applied to the concrete and then contacted with the concrete in a conductive manner will. That serves here Contacting material with the concrete as an electrolyte.
  • a sufficiently high supply voltage which is usually in the range of a few volts, is applied between the anode and cathode by means of the DC voltage source. Because of the bulk resistance of the concrete, a sufficiently high cathodic protection current is generated between the anode and the steel reinforcement, which reduces or compensates for the chloride-induced or carbonation-induced electron loss in the steel reinforcement. In this way, the corrosion can be reduced or reduced to a structurally negligible level.
  • the feed voltage at each anode must not deviate by more than 10% at any point on the anode from a target value to be fed in, otherwise an adequate protective effect of the steel reinforcement can no longer be guaranteed.
  • numerous cathodes and anodes as well as cathode and anode connections of the DC voltage source are required in order to enable extensive corrosion protection.
  • the spatial distribution of the steel reinforcement with the cathode connections and the anodes of the DC voltage source makes it difficult to generate a uniform cathode protection current over a long period of use.
  • From the pamphlet DE 10 2008 032 629 A1 discloses a method and a device suitable for carrying out the method for monitoring cathodic corrosion protection systems.
  • the local macro cell currents are measured by means of a macro cell sensor before commissioning and during operation of the corrosion protection systems, with the change in the local macro cell currents as a result of the commissioning and operation of the corrosion protection systems being used to assess the corrosion protection effect.
  • the macro-cell sensors known from the publication are, for example, five reinforcing steel bars which are embedded in a support tube made of stainless steel by means of epoxy resin.
  • the epoxy resin is used to fix it in the circular openings of the support tube and to electrically insulate the steel rods from the support tube.
  • the carrier tube with the macro cell sensor set is inserted into a borehole filled with anchor mortar in the steel-reinforced concrete component.
  • An electrical power source powers the macro cell sensor set accordingly.
  • the disadvantage of the method described in this publication is that this method does not include a standard-compliant distribution of the steel reinforcement protecting cathodic protection current.
  • the anti-corrosion device has an equal number of potential difference control devices and anodes, so that each anode is assigned to a potential difference control device, and each potential difference control device an anode potential difference present between the anode assigned to it and the at least one cathode connection can be controlled independently of every other anode potential difference between one of the remaining anodes and the at least one cathode, so that a protective current distribution of the cathode protective current is distributed to the anodes at a distance from the at least one cathode connection by their potential difference control devices can.
  • the potential difference control device can optionally have only one cathode connection or also several cathode connections, which are each electrically conductively connected to the reinforcement, so that the reinforcement itself forms the cathode.
  • the potential difference control device can also have one or more anode connections, which are each electrically conductively connected to the anode assigned to the respective potential difference control device. This results in a large number of options for electrically conductively connecting the potential difference control device to the multiple anodes and the at least one cathode or the reinforcement itself, so that a sufficiently low impedance is set and a sufficiently high cathode protection current can flow reliably and the reinforcement can have a protective effect .
  • the anodes can then be embedded directly into the concrete during a pouring process of the concrete component. They can also be embedded in the concrete and the concrete component by means of boreholes or distributed in the form of a network on one or more surfaces of the concrete component and then fixed to the surface with an electrically conductive mortar.
  • the mortar and the concrete both act like an electrolyte.
  • the anodes can be applied to the surface of the concrete component by means of an electrically conductive coating.
  • the anodes can also be applied to the surface of the concrete component and then coated with a mineral layer, so that the anodes can be brought into contact with the concrete component via an electrolytic active connection.
  • the anodes produced in this way on or in the concrete component are each electrically conductively contacted with at least one associated anode connection and the individual anodes are thus electrically conductively connected to the respectively associated potential difference control device.
  • the potential difference control device can be used as a DC voltage source, converter or especially advantageously configured as a DC voltage unit with variable current and voltage, the anode potential difference between the anode and the at least one cathode electrically conductively connected to the reinforcement being present and representing the respective feed voltage.
  • the potential difference control device can actively increase or decrease the anode potential difference, so that the proportion of the cathode protection current flowing through the anode can be actively adjusted.
  • the cathode protection current can be distributed evenly over the electrically conductive reinforcement and adapted to a standard-compliant protective current distribution.
  • each anode of the anti-corrosion device according to the invention by the associated potential difference control device on a Correct function can be monitored so that failure of an anode can be detected in accordance with the standard.
  • the potential difference control devices can also be made much smaller, for example as low-voltage feeders or low-current feeders with only 1A nominal current, since they only have to be designed for a portion of the cathode protection current according to the protection current distribution set.
  • the standard-compliant voltages between the anode in question and the at least one cathode connection can be effectively set, or the feed point surrounding the respective anode can be operated and regulated in a current-controlled manner by means of the small-current feeder.
  • the anode potential differences at the anodes can be kept below 10% of the reference value applicable to the feed voltage across the board in accordance with standards, so that the corrosion protection device according to the invention can achieve consistently uniform corrosion protection of the reinforcement.
  • An effective distribution and transmission of the electrical energy, measurement and information signals can advantageously take place if, according to one embodiment of the corrosion protection device according to the invention, it is provided that the potential difference control devices are connected to one another with a hybrid line, with at least one potential difference control device being connected to the energy supply device by means of the hybrid line can be brought, and wherein the hybrid line can transmit electrical energy, measured values and information signals.
  • the hybrid line carries all measurement and signal lines that are necessary to ensure control of the potential difference control devices and communication with them, as well as the cathode protection current-carrying lines within a sheath. This not only simplifies the routing and laying of cables, but most potential difference control devices do not require their own cathode connection, which is electrically conductively connected to the reinforcement.
  • the cathode protection current-carrying lines have a nominal voltage of 48V;
  • the signal lines also housed in the hybrid line can be a bus system or a field bus provide, so that all potential difference control devices can communicate via the same bus and the same lines.
  • the anti-corrosion device it can be provided that several potential difference control devices of the anodes are electrically connected in series.
  • the series connection is particularly advantageous with the hybrid line. This is because the bus system, which is provided with the signal lines introduced in the hybrid line, can be upgraded at each potential difference control device, so that a physical bus length limitation of most bus systems can be circumvented.
  • a CAN bus system for example, must not exceed a physical bus length of typically 1000 m, which with the hybrid line and the potential difference control devices connected in series now only has to be taken into account between two adjacent potential difference control devices.
  • the Corrosion protection device has at least one connection device with which several series-connected potential difference control devices can be branched off with a further series connection of potential difference control devices.
  • several strands or potential difference control devices connected in series can be interconnected to form far-reaching systems having several branches.
  • the connection device which in practice can also be referred to as a BTU or BUS transfer unit, ensures a functioning coupling of the various bus systems used by the potential difference control devices connected in series.
  • the anode currents can be effectively controlled or regulated if, according to an advantageous embodiment of the corrosion protection device according to the invention, it is provided that the potential difference control device has a sensor device with which an anode current flowing through the anode assigned to the potential difference control device can be measured.
  • the sensor device can be a current sensor that can detect direct currents or pulsating direct currents.
  • the detection of the anode current is advantageous because as a result, the function of the anode can be reliably and clearly monitored.
  • any reference electrodes in the corrosion protection system according to the invention can be dispensed with without the redundancy or fail-safety required by DIN EN ISO 12696:2016 being impaired.
  • the anode current can also be monitored and set as intended.
  • the anti-corrosion device has at least one reference electrode device, which is assigned to a reference electrode placed in the concrete, which is at a distance from the at least one cathode connection or the reinforcement and the anodes is.
  • the reference electrode device is then constructed similarly to a potential difference control device, with the reference electrode device having a reference electrode and not controlling an anode potential difference. Because the reference electrode increases the redundancy of the anti-corrosion device according to the invention even further; it serves as a reference for the adjacent anode potential differences and, in addition to measuring the anode current by the respective potential difference control device, can also to record defective anodes and abnormalities in general.
  • Intelligent control and regulation of the anti-corrosion device according to the invention can optionally be achieved in that the anti-corrosion device has a central control device which can receive the individual anode potential differences and/or anode currents by means of a transmission channel and transmits target values for the anode potential difference and/or the anode current to the assigned potential difference control devices by means of the Transmission channel can transmit.
  • a central control device which can receive the individual anode potential differences and/or anode currents by means of a transmission channel and transmits target values for the anode potential difference and/or the anode current to the assigned potential difference control devices by means of the Transmission channel can transmit.
  • the transmission channel for the received measurement signals of the anode potential differences and/or the anode currents can also be accommodated in the hybrid line in the form of measurement lines or a bus system.
  • the transmission channel can also be established via a radio connection, for example via a Bluetooth or WLAN connection.
  • the figure 1 shows a corrosion protection device 1 with two DC voltage units 2, the two DC voltage units 2 being connected to one another via a hybrid line 3, and the hybrid line 3 supplying electricity to both DC voltage units 2 with an energy supply device 4.
  • the DC voltage unit 2 on the left has an anode 5 and a cathode connection 6 , the cathode connection 6 being electrically conductively connected to an electrically conductive reinforcement 7 .
  • the cathode connection 6 is placed in a concrete 8 , the concrete 8 acting like an electrolyte between the anode 5 and the reinforcement 7 connected to the cathode connection 6 . Accordingly, the right-hand DC voltage unit 2 has only one anode 5 and shares the cathode connection 6 with the left-hand DC voltage unit 2.
  • an adjustable voltage or current transmitter can be used, which can be adjusted in such a way that a predetermined voltage between the anode 5 and the cathode connection 6 is predetermined, or that a predetermined current flow between the anode 5 and the cathode connection 6 is generated and maintained.
  • the electrically conductive reinforcement and its surroundings in the concrete 8 are charged negatively.
  • the electrons introduced into the reinforcement 7 polarize it in a cathodic or negative direction. This cathodic polarization minimizes the potential differences between corroding and non-corroding sections of the reinforcement 7 and thus reduces the corrosion rate to a level that is technically negligible for the service life of the concrete component 8 and the structure.
  • each DC voltage unit 2 the full anode potential difference is available to each DC voltage unit 2, so that each DC voltage unit 2 only has to compensate for a voltage drop 9 to its anode 5 and the cathode connection 6;
  • the DC voltage units 2 can, for example, with a DC voltage of 48V be operated, whereby higher and lower operating voltages are not excluded.
  • FIG 2 is the hybrid line 3 in a cross-sectional representation along the viewing plane I from FIG figure 1 shown, wherein the hybrid line 3 comprises three supply lines 10 for the electrical supply of the DC voltage unit 2 with 48V DC voltage, which dominate in the cross section. It is also shown that the supply lines 10 consist of two negative current/voltage conductors 10a and one positive current/voltage conductor 10b with 48 V DC voltage. According to the standard, the DC voltage unit 2 only has to be able to provide a maximum voltage of up to 10V, so that the voltage drop 9 along the hybrid line 3 can be up to 38V when the nominal voltage of the supply lines 11 in the hybrid line 3 is specified, which advantageously meets all the operating conditions of a corrosion protection device 1 according to the invention covers. Depending on the constructive current density distribution, only one negative current/voltage conductor wire 10a can be sufficient.
  • the hybrid line 3 also has a basic reinforcement potential line 10c for a basic potential of the reinforcement 7 .
  • each DC voltage unit 2 has the same reference potential, so that the corrosion protection device 1 can set or specify the potential differences of all DC voltage units 2 with sufficient accuracy and in accordance with the standard.
  • the hybrid line 3 also has two communication lines 11 for a bus system—one bus line 11a provides the bus high signal and the other bus line 11b the bus low signal.
  • the bus system can be used for data transmission from and to the DC voltage units 2 and for controlling them.
  • the necessary voltage supply for the bus system can be tapped off from the supply lines 10 in a practical manner.
  • a CAN bus system can be applied to the communication lines 11, for example, in order to also be able to distribute time-critical signals among the bus users.
  • the design as a hybrid line is advantageous, among other things, for the installation, since all the necessary lines are bundled in one cable.
  • a corrosion protection device 1 with a plurality of DC voltage units 2 is shown. All are equally supplied by the hybrid line 3 from an energy supply device 4 and an interposed rectifier.
  • the rectifier transforms a standard AC voltage of 230V into a DC voltage of 48V.
  • the controllable DC voltage units 2 can be supplied via the hybrid line 3. Since the maximum output of the DC units 2 is 10V, the voltage drop on the hybrid line 3 can be up to 38V until the voltage supply of the hybrid line 3 is no longer sufficient to supply the DC units 2 with 10V.
  • a bus isolation unit (BIU) 13 is interposed between the energy supply device 4 and the first DC voltage unit 2 .
  • CCU Central Control Unit
  • Each DC voltage unit 2 has at least one anode 5 at which an anode potential difference can be present.
  • some DC voltage units 2 have a cathode connection 6 which is connected to a metallic reinforcement 7 so that the metallic reinforcement 7 is at a negative potential and the metallic reinforcement 7 is protected from corrosion according to the invention.
  • the anti-corrosion device 1 has a Reference electrode device (Ref) 15 with a reference electrode 16 on. If the DC voltage units 2 are switched off, the reference electrode device 15 can detect and measure the potential of the metallic reinforcement 7 with its reference electrode 16, the reinforcement 7 being adequately protected according to the standard with the corrosion protection device 1 according to the invention.
  • the anti-corrosion device 1 also has a bus transfer unit (BTU) 17 with which the hybrid line 3 can be branched off in order to be able to connect more DC voltage units 2 to a hybrid line 3 .
  • BTU bus transfer unit
  • the DC voltage units 2 can be interconnected in a more complex and extensive manner, with the bus transfer unit 17 also dragging along the communication lines (11, 12).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Korrosionsschutzeinrichtung (1) zum Schutz von elektrisch leitfähigen und in einem Betonbauteil in Beton (8) eingebetteten Bewehrungen (7) vor Korrosion mit mindestens einem Kathodenanschluss (6) und mit mehreren Anoden (5), zwischen denen mit einer Energieversorgungseinrichtung (4) eine Potentialdifferenz vorgegeben werden kann, wobei der mindestens eine Kathodenanschluss (6) mit der Bewehrung (7) elektrisch leitend verbunden ist und die Anoden (5) beabstandet zu dem mindestens einen Kathodenanschluss (6) verteilt in dem Beton (8) eingebracht sind, Die Korrosionsschutzeinrichtung (1) weist eine gleichgroße Anzahl von Potentialdifferenzsteuer-einrichtungen (2) und Anoden (5) auf, sodass jede Anode (5) jeweils einer Potentialdifferenzsteuer-einrichtung (2) zugeordnet ist, und wobei jede Potentialdifferenzsteuereinrichtung (2) eine zwischen der ihr zugeordneten Anode (5) und dem mindestens einen Kathodenanschluss (6) anliegende Anodenpotentialdifferenz unabhängig von jeder anderen Anodenpotentialdifferenz einer der restlichen Anoden (5) zu dem mindestens einen Kathodenanschluss (6) steuern kann.

Description

  • Korrosionsschutzeinrichtung zum Schutz von elektrisch leitfähigen und in Beton eingebrachten Bewehrungen vor Korrosion
  • Die Erfindung betrifft eine Korrosionsschutzeinrichtung zum Schutz vor Korrosion einer elektrisch leitfähigen und in einem Betonbauteil in Beton eingebetteten Bewehrung mit einem Betonbauteil, mit einer in dem Beton des Betonbauteils eingebetteten Bewehrung, mit mindestens einem Kathodenanschluss und mit mehreren Anoden, zwischen denen mit einer Energieversorgungseinrichtung eine Potentialdifferenz vorgegeben werden kann, wobei der mindestens eine Kathodenanschluss mit der Bewehrung elektrisch leitend verbunden ist und die Anoden beabstandet zu dem mindestens einen Kathodenanschluss und der Bewehrung verteilt in dem Beton oder auf einer Oberfläche des Betonbauteils festgelegt sind, sodass durch die vorgegebene Potentialdifferenz ein Kathodenschutzstrom von den Anoden durch die Bewehrung zu dem Kathodenanschluss erzeugt wird, um eine unerwünschte Oxidation und dadurch verursachte Korrosion der Bewehrung zu reduzieren.
  • In der Praxis werden beispielsweise Stahlbewehrungen oftmals dafür eingesetzt, Betonbauteile zu verstärken, indem die Stahlbewehrungen während der Herstellung des Betonbauteils in den Beton eingebracht werden, einen Stahlbetonverbundwerkstoff bilden und somit zur Erhöhung der Tragfähigkeit des Betonbauteils beitragen. Allerdings ist die in den Beton eingebettete Stahlbewehrung durch den umgebenden Beton nicht dauerhaft vor Umgebungseinflüssen geschützt. Insbesondere durch Feuchtigkeit, die in das Betonbauteil eindringen kann, können korrosive Prozesse begünstigt werden, welche die Stahlbewehrungen schwächen oder beschädigen können, und dadurch zu einer Beeinträchtigung oder Beschädigung des Betonbauteils führen können.
  • Üblicherweise ist Beton alkalisch und weist einen hohen pH-Wert von über 13 auf, sodass die Stahlbewehrung ein dünner Passivfilm umgibt, der die Stahlbewehrung vor Korrosion schützt. Der Korrosionsschutz der Stahlbewehrung durch den alkalischen Beton ist jedoch nicht nachhaltig. Denn einerseits kann CO2 aus der Umgebungsluft in den Beton eindringen und dessen Alkalität senken und andererseits können Chloridionen in den Beton diffundieren oder kapillar von Wasser zur Stahlbewehrung getragen werden. Diese und weitere Prozesse begünstigen eine Korrosion der Stahlbewehrung, wobei beispielsweise die Chloridionen in einer anodischen Reaktion der Stahlbewehrung Elektronen entziehen. Eine durch chloridinduzierte Lochkorrosion im Querschnitt geschwächte Stahlbewehrung oder aus dem Stahlverbund getrennte Stahlbewehrung, beispielsweise infolge von Betonabplatzungen durch flächige Korrosion, verliert nachhaltig ihre Tragfähigkeit und destabilisiert das Betonbauteil bei Belastungen.
  • Aus der Praxis sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, eine unerwünschte Korrosion der Stahlbewehrung aktiv zu verringern oder zu verhindern. Die Industrienorm DIN EN ISO 12696:2016 empfiehlt beispielsweise, die anodisch wirkende chloridinduzierte Lochkorrosion dadurch zu reduzieren, dass das Potential der Stahlbewehrung in eine kathodische Richtung verschoben wird. Die Elektronen des kathodischen Potentials fluten die Stahlbewehrung und kompensieren den chloridinduzierten Elektronenschwund und damit die Lochkorrosion.
  • Üblicherweise wird hierzu in der Praxis eine Gleichspannungsquelle über elektrisch leitend mit der Stahlbewehrung verbunden und über einen oder mehrere Anodenanschlüsse mit mehreren Anoden verbunden, wobei die Anode beabstandet zu der Stahlbewehrung in den Beton eingebracht wird oder auf den Beton aufgebracht und anschließend mit dem Beton leitfähig kontaktiert wird. Hierbei dient das Kontaktierungsmaterial mit dem Beton als Elektrolyt.
  • Während des Betriebs einer derartigen Korrosionsschutzeinrichtung wird eine ausreichend hohe Einspeisespannung, die üblicherweise in einem Bereich von einigen Volt liegt, mittels der Gleichspannungsquelle zwischen der Anode und Kathode angelegt. Dadurch wird auf Grund eines Bahnwiderstandes des Betons ein ausreichend hoher Kathodenschutzstrom zwischen der Anode und der Stahlbewehrung erzeugt, der den chloridinduzierten oder durch Karbonatisierung hervorgerufenen Elektronenschwund in der Stahlbewehrung reduziert bzw. kompensiert. Auf diese Weise kann die Korrosion reduziert bzw. auf ein bautechnisch vernachlässigbares Maß reduziert werden.
  • Dieser prinzipiell einfache und effektive Korrosionsschutz wird in der Praxis jedoch durch mehrere Faktoren beeinträchtigt und erschwert. In Abhängigkeit von der sich zeitlich auch ändernden Zusammensetzung des Betons und von den lokalen Umgebungsbedingungen kann der Kathodenschutzstrom erheblich variieren. Der die Korrosionsrate reduzierende Kathodenschutzstrom der Gleichspannungsquelle schützt nur eine im Stahlbetonverbund liegende Bewehrung in einer näheren Umgebung der Anode, weshalb die DIN EN ISO 12696:2016 mehrere Anoden- und Kathodenanschlüsse entlang des Betons und der Stahlbewehrung fordert mit eventuell mehreren Gleichspannungsquellen. Weiter darf die Einspeisespannung an jeder Anode gemäß der DIN EN ISO 12696:2016 nicht um mehr als 10% an jedem Punkt der Anode von einem einzuspeisenden Sollwert abweichen, da sonst eine ausreichende Schutzwirkung der Stahlbewehrung nicht mehr gewährleistet werden kann. Bei größeren Betonbauteilen wie beispielsweise einer Parkgarage sind zahlreiche Kathoden und Anoden sowie Kathoden- und Anodenanschlüsse der Gleichspannungsquelle erforderlich, um einen großflächigen Korrosionsschutz zu ermöglichen. Die räumliche Verteilung der Stahlbewehrung mit den Kathodenanschlüssen und der Anoden der Gleichspannungsquelle erschwert die Erzeugung eines über eine lange Nutzungsdauer gleichmäßigen Kathodenschutzstroms.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2008 032 629 A1 ist ein Verfahren und eine für die Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Überwachung von kathodischen Korrosionsschutz-Anlagen bekannt. Dabei werden vor der Inbetriebnahme und während des Betriebes der Korrosionsschutz-Anlagen mittels eines Makrozellensensors die lokalen Makrozellenströme gemessen, wobei die Änderung der lokalen Makrozellenströme infolge der Inbetriebnahme und des Betriebs der Korrosionsschutz-Anlagen zur Beurteilung der Korrosionsschutzwirkung herangezogen wird.
  • Die aus der Druckschrift bekannten Makrozellensensoren sind danach beispielweise fünf Bewehrungsstahlstäbe, die mittels Epoxydharz in ein Trägerrohr aus rostfreiem Stahl eingebettet sind. Das Epoxidharz dient zur Fixierung in den kreisförmigen Öffnungen des Trägerrohrs und zur elektrischen Isolierung der Stahlstäbe vom Trägerrohr. Das Trägerrohr mit dem Makrozellensensorsatz wird in ein mit Ankermörtel gefülltes Bohrloch im mit Stahl bewehrten Betonbauteil eingesetzt. Eine elektrische Spannungsquelle versorgt den Makrozellensensorsatz dementsprechend. Nachteilig an dem in dieser Druckschrift beschriebenen Verfahren ist, dass dieses Verfahren keine normgerechte Verteilung des die Stahlbewehrung schützenden Kathodenschutzstromes beinhaltet.
  • Es wird als eine Aufgabe der Erfindung angesehen, eine Korrosionsschutzeinrichtung bereitzustellen, die auch für größere Betonbauteile eine normgerechte gleichmäßige Verteilung des Kathodenschutzstromes vorgibt und gegebenenfalls überwachen sowie steuern kann.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Korrosionsschutzeinrichtung eine gleichgroße Anzahl von Potentialdifferenzsteuereinrichtungen und Anoden aufweist, sodass jede Anode jeweils einer Potentialdifferenzsteuereinrichtung zugeordnet ist, und wobei jede Potentialdifferenzsteuereinrichtung eine zwischen der ihr zugeordneten Anode und dem mindestens einen Kathodenanschluss anliegende Anodenpotentialdifferenz unabhängig von jeder anderen Anodenpotentialdifferenz einer der restlichen Anoden zu der mindestens einen Kathode steuern kann, sodass eine Schutzstromverteilung des Kathodenschutzstromes verteilt auf die von demr mindestens einen Kathodenanschluss beabstandeten Anoden durch deren Potentialdifferenzsteuereinrichtungen eingestellt werden kann.
  • Erfindungsgemäß kann die Potentialdifferenzsteuereinrichtung optional nur einen Kathodenanschluss oder auch mehrere Kathodenanschlüsse aufweisen, die jeweils mit der Bewehrung elektrisch leitend verbunden sind, sodass die Bewehrung selbst die Kathode bildet. Optional kann die Potentialdifferenzsteuereinrichtung auch einen oder mehrere Anodenanschlüsse aufweisen, die jeweils mit der zur jeweiligen Potentialdifferenzsteuereinrichtung zugeordneten Anode elektrisch leitend verbunden sind. Dadurch ergibt sich eine große Anzahl an Möglichkeiten, die Potentialdifferenzsteuereinrichtung mit den mehreren Anoden und der mindestens einen Kathode bzw. der Bewehrung selbst elektrisch leitend zu verbinden, sodass sich eine ausreichend kleine Impedanz einstellt und ein ausreichend hoher Kathodenschutzstrom zuverlässig fließen und die Bewehrung schützend wirken kann.
  • Die Anoden können danach während eines Gießvorgangs des Betonbauteils direkt in den Beton eingebettet werden. Sie können auch mittels Bohrlöcher in den Beton und das Betonbauteil eingelassen werden oder in Form eines Netzes auf einer oder mehreren Oberflächen des Betonbauteils verteilt und anschließend mit einem elektrisch leitfähigen Mörtel an der Oberfläche festgelegt werden. Der Mörtel und der Beton wirken gleichermaßen wie ein Elektrolyt.
  • Dabei können die Anoden mittels einer elektrisch leitfähigen Beschichtung auf die Oberfläche des Betonbauteils appliziert werden. Alternativ können die Anoden auch auf die Oberfläche des Betonbauteils appliziert werden, und anschließend mittels einer mineralischen Schicht umhüllt werden, sodass die Anoden über eine elektrolytische Wirkverbindung mit dem Betonbauteil in Verbindung bringbar sind.
  • Die derart an oder in dem Betonbauteil hergestellten Anoden werden jeweils mit mindestens einem zugeordneten Anodenschluss elektrisch leitend kontaktiert und damit die einzelnen Anoden elektrisch leitend mit der jeweils zugeordneten Potentialdifferenzsteuereinrichtung verbunden.
  • Die Potentialdifferenzsteuereinrichtung kann als Gleichspannungsquelle, Stromrichter oder besonders vorteilhaft als strom- und spannungsvariable Gleichspannungseinheit ausgestaltet sein, wobei die Anodenpotentialdifferenz zwischen der Anode und der mindestens einen mit der Bewehrung elektrisch leitfähig verbundenen Kathode anliegt und die jeweilige Einspeisespannung darstellt. Erfindungsgemäß kann die Potentialdifferenzsteuereinrichtung aktiv die Anodenpotentialdifferenz erhöhen oder verringern, sodass der durch die Anode fließende Anteil des Kathodenschutzstromes aktiv angepasst werden kann.
  • Bei den aus der Praxis bekannten Korrosionsschutzeinrichtungen sind viele Anoden mit einem einzigen Gleichrichter verbunden. Anpassungen einzelner Anoden werden, wenn überhaupt, mit einem Potentiometer an der Einspeiseposition eingestellt, wobei mehrere Einspeisestellen einem Gleichrichter oder dergleichen zugeordnet sind. Dadurch beeinflussen sich die Einspeisespannungen gegenseitig, da sich der Kathodenschutzstrom überlagernd auf die an demselben Gleichrichter angeschlossenen Gleichrichter verteilen muss. Kann ein Anteil des Kathodenschutzstromes nicht durch eine Anode hindurchfließen, weil der Widerstand des Potentiometers höher ist, muss er durch eine andere Anode durchfließen. Auch ist die Einstellung eines gewünschten Einspeisepotentials und Kathodenschutzstromes in der Praxis aufwendig, da bei jeder Einstellung ein Besuch vor Ort mit aufwändigen Justierungen notwendig ist, weil sich die Umgebungsbedingungen geändert haben oder die Korrosionseinrichtung erst eingestellt werden muss.
  • Da die mehreren von dem mindestens einen Kathodenanschluss und der Bewehrung beabstandeten Anoden unterschiedlich weit von der Kathode und dem mindestens einen Kathodenanschluss entfernt sind, würde der größte Anteil des Kathodenschutzstromes naturgemäß den Weg des geringsten Bahnwiderstandes zu der Anode mit der geringsten Beabstandung nehmen, was gleichzeitig bedeutet, dass durch die entfernteste Anode der geringste Anteil des Kathodenschutzstroms fließen würde. Unabhängige Anodenpotentialdifferenzen, welche durch die Potentialdifferenzsteuereinrichtung einstellbar sind, sind deshalb auch dahingehend vorteilhaft, dass mit den Potentialdifferenzsteuereinrichtungen die Anodenpotentialdifferenz für jede Anode in Abhängigkeit von deren Abstand so vorgegeben bzw. abgesenkt werden kann, dass die Bahnwiderstände der jeweiligen Anoden mit dem Ziel eines gleichverteilten Kathodenschutzstromes angeglichen werden können. Dadurch kann die Schutzwirkung des Kathodenschutzstromes gleichmäßig auf die elektrisch leitfähige Bewehrung verteilt und an eine normgerechte Schutzstromverteilung angepasst werden.
  • Weiter kann jede Anode der erfindungsgemäßen Korrosionsschutzeinrichtung durch die zugeordnete Potentialdifferenzsteuereinrichtung auf eine korrekte Funktion überwacht werden, sodass ein Ausfall einer Anode normgerecht erkannt werden kann. Die Potentialdifferenzsteuereinrichtungen können dahingehend auch sehr viel kleiner, beispielsweise als Kleinspannungseinspeiser oder Kleinstromeinspeiser mit nur 1A Nennstrom, ausgestaltet werden, da sie nur auf einen Anteil des Kathodenschutzstromes gemäß der eingestellten Schutzstromverteilung ausgelegt werden müssen. Danach können die normgerechten Spannungen zwischen der betreffenden Anode und dem mindestens einen Kathodenanschluss effektiv eingestellt werden oder aber der die jeweilige Anode umgebende Einspeisepunkt kann mittels des Kleinstromeinspeisers stromgesteuert betrieben und geregelt werden.
  • Durch die direkte Steuerung der Anodenpotentialdifferenz durch die Potentialdifferenzsteuereinrichtung müssen deshalb auch die Spannungsabfälle auf den Zuleitungen nicht mehr beachtet werden, denn diese werden von der Potentialdifferenzsteuereinrichtung an der Anode direkt kompensiert. Erfindungsgemäß können so die Anodenpotentialdifferenzen an den Anoden normgerecht und flächendeckend unter 10% des für die Einspeisespannung geltenden Sollwertes gehalten werden, sodass mit der erfindungsgemäßen Korrosionsschutzeinrichtung ein durchgehend gleichmäßiger Korrosionsschutz der Bewehrung erreicht werden kann.
  • Eine effektive Verteilung und Übertragung der elektrischen Energie, Mess- und Informationssignale kann vorteilhaft dadurch erfolgen, wenn gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Korrosionsschutzeinrichtung vorgesehen ist, dass die Potentialdifferenzsteuereinrichtungen untereinander mit einer Hybridleitung verbunden sind, wobei mindestens eine Potentialdifferenzsteuereinrichtung mit der Energieversorgungseinrichtung mittels der Hybridleitung in Verbindung bringbar ist, und wobei die Hybridleitung elektrische Energie, Messwerte und Informationssignale übertragen kann.
  • Die Hybridleitung trägt hierbei alle Mess- und Signalleitungen, die notwendig sind, um eine Steuerung der Potentialdifferenzsteuereinrichtungen und eine Kommunikation mit diesen zu gewährleisten, sowie die kathodenschutzstromführenden Leitungen innerhalb einer Ummantelung. Nicht nur die Leitungsführung und -verlegung ist dadurch vereinfacht, die meisten Potentialdifferenzsteuereinrichtungen benötigen auf diese Weise keinen eigenen mit der Bewehrung elektrisch leitfähig verbundenen Kathodenanschluss. Vorteilhafterweise haben die kathodenschutzstromführenden Leitungen eine Nennspannung von 48V; die ebenfalls in der Hybridleitung untergebrachten Signalleitungen können ein Bussystem oder einen Feldbus bereitstellen, sodass auch alle Potentialdifferenzsteuereinrichtungen über den selben Bus und dieselben Leitungen kommunizieren können.
  • Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Korrosionsschutzeinrichtung kann vorgesehen sein, dass mehrere Potentialdifferenzsteuereinrichtungen der Anoden elektrisch in Reihe verschaltet sind. Die Reihenschaltung ist besonders vorteilhaft mit der Hybridleitung. Denn das Bussystem, das mit den in der Hybridleitung eingebrachten Signalleitungen bereitgestellt wird, kann an jeder Potentialdifferenzsteuereinrichtung aufgewertet werden, sodass eine physikalische Buslängenbegrenzung der meisten Bussysteme umgangen werden kann. Ein CAN-Bussystem beispielsweise darf eine physikalische Bus-Länge von typischerweise 1000m nicht überschreiten, was mit der Hybridleitung und den in Reihe verschalteten Potentialdifferenzsteuereinrichtungen nunmehr nur zwischen zwei Benachbarten Potentialdifferenzsteuereinrichtungen beachtet werden muss.
  • Eine noch bessere Verteilung und Kommunikation zwischen den Potentialdifferenzsteuereinrichtungen kann gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Korrosionsschutzeinrichtung erreicht werden, wenn vorgesehen ist, dass die Korrosionsschutzeinrichtung mindestens eine Anknüpfungseinrichtung aufweist, mit der mehrere in Reihe verschaltete Potentialdifferenzsteuereinrichtungen mit einer weiteren Reihenschaltung von Potentialdifferenzsteuereinrichtungen abzweigend verschaltet werden können. Nach dieser Ausgestaltung können mehrere Stränge bzw. in Reihe verschaltete Potentialdifferenzsteuereinrichtungen zu weitreichenden und mehrere Abzweigungen aufweisende Systeme zusammengeschaltet werden. Dabei sorgt die Anknüpfungseinrichtung, die in der Praxis auch als BTU oder BUS-Transfer-Unit bezeichnet werden kann, maßgeblich für eine funktionierende Kopplung der verschiedenen von den in Reihe verschalteten Potentialdifferenzsteuereinrichtungen benutzten Bussysteme.
  • Effektiv steuerbar oder regelbar sind die Anodenströme, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäße Korrosionsschutzeinrichtung vorgesehen ist, dass die Potentialdifferenzsteuereinrichtung eine Sensoreinrichtung aufweist, mit der ein Anodenstrom messbar ist, der durch die der Potentialdifferenzsteuereinrichtung zugeordneten Anode fließt. Die Sensoreinrichtung kann hierbei ein Stromsensor sein, der Gleichströme oder pulsierende Gleichströme erfassen kann. Die Erfassung des Anodenstromes ist vorteilhaft, denn dadurch kann die Funktion der Anode zuverlässig und eindeutig überwacht werden. Dadurch kann auf etwaige Referenzelektroden im erfindungsgemäßen Korrosionsschutzsystem verzichtet werden, ohne dass die von der DIN EN ISO 12696:2016 geforderte Redundanz oder Ausfallsicherheit beeinträchtigt wird. Auch kann der Anodenstrom so überwacht und bestimmungsgemäß eingestellt werden.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Korrosionsschutzeinrichtung kann deren Schutzwirkung und Überwachung zusätzlich verbessert werden, wenn die Korrosionsschutzeinrichtung mindestens eine Referenzelektrodeneinrichtung aufweist, der eine in dem Beton eingebrachte Referenzelektrode zugeordnet ist, wobei diese von demr mindestens einen Kathodenanschluss bzw. der Bewehrung und den Anoden beabstandet ist. Die Referenzelektrodeneinrichtung ist danach ähnlich einer Potentialdifferenzsteuereinrichtung aufgebaut, wobei die Referenzelektrodeneinrichtung eine Referenzelektrode aufweist und keine Anodenpotentialdifferenz steuert. Denn die Referenzelektrode erhöht die Redundanz der erfindungsgemäßen Korrosionsschutzeinrichtung noch weiter; sie dient als Referenz für die benachbarten Anodenpotentialdifferenzen und kann neben der Messung des Anodenstromes durch die jeweilige Potentialdifferenzsteuereinrichtung dazu dienen, defekte Anoden und Auffälligkeiten im Allgemeinen zu erfassen.
  • Eine intelligente Steuerung und Regelung der erfindungsgemäßen Korrosionsschutzeinrichtung kann optional dadurch erreicht werden, dass die Korrosionsschutzeinrichtung eine zentrale Steuereinrichtung aufweist, die die einzelnen Anodenpotentialdifferenzen und/oder Anodenströme mittels eines Übertragungskanals empfangen kann und den zugeordneten Potentialdifferenzsteuereinrichtungen Sollwerte für die Anodenpotentialdifferenz und/oder den Anodenstrom mittels des Übertragungskanals übertragen kann.
  • Vorteilhafterweise kann der Übertragungskanal für die empfangen Messsignale der Anodenpotentialdifferenzen und/oder der Anodenströme ebenfalls in der Hybridleitung in Form von Messleitungen oder eines Bussystems untergebracht sein. Alternativ kann der Übertragungskanal auch über eine Funkverbindung, beispielsweise über eine Bluetooth- oder eine WLAN-Verbindung, hergestellt werden.
  • Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Korrosionsschutzeinrichtung exemplarisch anhand schematischer Darstellungen erläutert. Es zeigt:
    • Figur 1 eine Korrosionsschutzeinrichtung mit zwei über eine Hybridleitung verbundenen Gleichspannungseinheiten,
    • Figur 2 eine Hybridleitung der Korrosionsschutzeinrichtung in einer Querschnittsdarstellung, und
    • Figur 3 eine Korrosionsschutzeinrichtung mit mehreren Gleichspannungseinheiten.
  • Die Figur 1 zeigt eine Korrosionsschutzeinrichtung 1 mit zwei Gleichspannungseinheiten 2, wobei die zwei Gleichspannungseinheiten 2 über eine Hybridleitung 3 miteinander verbunden sind, und wobei die Hybridleitung 3 beide Gleichspannungseinheiten 2 mit einer Energieversorgungseinrichtung 4 elektrisch versorgt. Die linke Gleichspannungseinheit 2 weist eine Anode 5 und einen Kathodenanschluss 6 auf, wobei der Kathondenanschluss 6 mit einer elektrisch leitfähigen Bewehrung 7 elektrisch leitend verbunden ist. Der Kathodenanschluss 6 ist in einem Beton 8 eingebracht, wobei der Beton 8 zwischen der Anode 5 und der mit dem Kathodenanschluss 6 verbundenen Bewehrung 7 wie ein Elektrolyt wirkt. Die rechte Gleichspannungseinheit 2 weist demgemäß nur eine Anode 5 auf und teilt sich den Kathodenanschluss 6 mit der linken Gleichspannungseinheit 2. An Stelle einer Gleichspannungseinheit 2 kann auch ganz allgemein ein regelbarer Spannungs- oder Stromgeber verwendet werden, der so eingestellt werden kann, dass eine vorgegebene Spannung zwischen der Anode 5 und dem Kathodenanschluss 6 vorgegeben wird, oder dass ein vorgegebener Stromfluss zwischen der Anode 5 und dem Kathodenanschluss 6 erzeugt und aufrecht erhalten wird.
  • Legen die Gleichspannungseinheiten 2 nun eine Anodenpotentialdifferenz in Form einer Gleichspannung an die Anode 5 an, lädt sich die elektrisch leitfähige Bewehrung und deren Umgebung im Beton 8 negativ auf. Die in die Bewehrung 7 eingebrachten Elektronen polarisieren diese in eine kathodische bzw. in eine negative Richtung. Durch diese kathodische Polarisation werden die Potentialdifferenzen zwischen korrodierenden und nicht korrodierenden Abschnitten der Bewehrung 7 minimiert und somit die Korrosionsgeschwindigkeit auf ein für die Lebensdauer des aus Beton 8 bestehenden Betonbauteils und des Bauwerkes technisch vernachlässigbares Maß reduziert.
  • Erfindungsgemäß steht jeder Gleichspannungseinheit 2 die volle Anodenpotentialdifferenz zur Verfügung, sodass jede Gleichspannungseinheit 2 nur einen Spannungsabfall 9 zu seiner Anode 5 und dem Kathodenanschluss 6 kompensieren muss, ein Spannungsabfall auf der zuleitenden Hybridleitung 3 entfällt. Die Gleichspannungseinheiten 2 können beispielsweise mit einer Gleichspannung von 48V betrieben werden, wobei höhere und niedrigere Betriebsspannungen nicht ausgeschlossen sind.
  • In Figur 2 ist die Hybridleitung 3 in einer Querschnittsdarstellung entlang der Blickebene I aus der Figur 1 gezeigt, wobei die Hybridleitung 3 drei Versorgungsleitungen 10 zur elektrischen Versorgung der Gleichspannungseinheit 2 mit 48V Gleichspannung umfasst, die im Querschnitt dominieren. Gezeigt ist weiter, dass die Versorgungsleitungen 10 aus zwei negativen Strom-/Spannungsführungsadern 10a und einer positiven Strom-/Spannungsführungsader 10b mit 48V Gleichspannung besteht. Die Gleichspannungseinheit 2 muss normgemäß nur eine maximale Spannung von bis zu 10V bereitstellen können, sodass der Spannungsabfall 9 entlang der Hybridleitung 3 bei einer Festlegung der Nennspannung der Versorgungsleitungen 11 in der Hybridleitung 3 bis zu 38V betragen darf, was vorteilhafterweise alle Einsatzbedingungen einer erfindungsgemäßen Korrosionsschutzeinrichtung 1 abdeckt. Je nach konstruktiver Stromdichteverteilung kann auch nur eine negative Strom-/Spannungsführungsader 10a ausreichend sein.
  • In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Figur 2 weist die Hybridleitung 3 abweichend zum bekannten Stand der Technik zusätzlich noch eine Bewehrungsgrundpotentialleitung 10c für ein Grundpotential der Bewehrung 7 auf. Mit der Bewehrungsgrundpotentialleitung 10c verfügt jede Gleichspannungseinheit 2 über dasselbe Bezugspotential, sodass die Korrosionsschutzeinrichtung 1 die Potentialdifferenzen aller Gleichspannungseinheiten 2 ausreichend genau und normgerecht einstellen bzw. vorgeben kann.
  • Weiter weist die Hybridleitung 3 noch zwei Kommunikationsleitungen 11 für ein Bussystem auf - eine Busleitung 11a stellt dabei das Bus-High-Signal und die andere Busleistung 11b das Bus-Low-Signal. Das Bussystem kann dabei für eine Datenübertragung von und zu den Gleichspannungseinheiten 2 und zur Ansteuerung dieser genutzt werden. Die notwendige Spannungsversorgung für das Bussystem kann dabei praktischerweise aus den Versorgungsleitungen 10 abgegriffen werden.
  • Die Kommunikationsleitungen 11 können beispielsweise mit einem CAN-Bussystem beaufschlagt werden, um auch zeitkritische Signale unter den Busteilnehmern verteilen zu können. Die Ausgestaltung als Hybridleitung ist vorteilhaft unter andrem für die Verlegung, da alle benötigten Leitungen in einem Kabel gebündelt sind.
  • Durch einen linearen und in einer Reihenschaltung verschalteten Aufbau der Gleichspannungseinheiten 2 entlang der Kommunikationsleitungen 11 wird zwischen jeder Gleichspannungseinheit 2 ein vollständig neues Bussystem über die Kommunikationsleitungen 11 initiiert. Das ist unter anderem vorteilhaft, da von einer zentralen Stelle oder Einrichtung aus automatisch die Reihenfolge und Anordnung der angeschlossenen Gleichspannungseinheiten 2 erkennbar ist und eine Zeitverzögerung der ausgegebenen Befehle und aufzuzeichnenden Signale durch die räumliche Verteilung der Gleichspannungseinheiten 2 berechenbar und/oder messbar ist, wobei die Latenzzeiten der verteilten Gleichspannungseinheiten 2 voraussagbar und bestimmbar sind. Danach kann eine Software diese Zeitverzögerung rechentechnisch kompensieren, wodurch alle Gleichspannungseinheiten 2 zeitgleich in Bezug auf die zentrale Stelle oder Einrichtung abgefragt und angesteuert werden können. Damit kann ein Nachweis der normgerechten Funktion eines durch die erfindungsgemäße Korrosionsschutzeinrichtung 1 bewirkten Korrosionsschutzes des aus Beton 8 bestehenden Betonbauteils erbracht werden.
  • In Figur 3 ist eine Korrosionsschutzeinrichtung 1 mit mehreren Gleichspannungseinheiten 2 gezeigt. Alle werden von der Hybridleitung 3 gleichermaßen aus einer Energieversorgungseinrichtung 4 und einem dazwischengeschalteten Gleichrichter versorgt. Der Gleichrichter transformiert beispielsweise eine übliche Wechselspannung von 230V in eine Gleichspannung mit 48V. Mit dieser Gleichspannung von 48V können die regelbaren Gleichspannungseinheiten 2 über die Hybridleitung 3 versorgt werden. Da die maximale Ausgabe der Gleichspannungseinheiten 2 10V sind, kann der Spannungsabfall auf der Hybridleitung 3 bis zu 38V betragen, bis die Spannungsversorgung der Hybridleitung 3 nicht mehr ausreicht, um die Gleichspannungseinheiten 2 mit 10V zu versorgen. Zwischen der Energieversorgungseinrichtung 4 und der ersten Gleichspannungseinheit 2 ist weiterhin eine Bus-Isolation-Unit (BIU) 13 zwischengeschaltet. Sie bildet den Beginn der Hybridleitung 3 und der Verkabelungstopologie, wobei an die Bus-Isolation-Unit 13 auch ein Computer (CCU: Central-Control-Unit) 14 als zentrale Stelle oder Einrichtung angeschlossen ist, der die Regelung und Steuerung der Gleichspannungseinheiten 2 überwacht, steuert und koordiniert.
  • Jede Gleichspannungseinheit 2 weist mindestens eine Anode 5 auf, an der eine Anodenpotentialdifferenz anliegen kann. Einige Gleichspannungseinheiten 2 weisen zusätzlich zur Anode 5 einen Kathodenanschluss 6 auf, der jeweils mit einer metallischen Bewehrung 7 verbunden ist, sodass die metallische Bewehrung 7 auf einem negativen Potential liegt und die metallische Bewehrung 7 erfindungsgemäß vor Korrosion geschützt wird. Beabstandet zu den Gleichspannungseinheiten 2 weist die Korrosionsschutzeinrichtung 1 eine Referenzelektrodeneinrichtung (Ref) 15 mit einer Referenzelektrode 16 auf. Werden die Gleichspannungseinheiten 2 ausgeschaltet, kann die Referenzelektrodeneinrichtung 15 mit ihrer Referenzelektrode 16 das Potential der metallischen Bewehrung 7 erfassen und messen, wobei die Bewehrung 7 normgemäß mit der erfindungsgemäßen Korrosionsschutzeinrichtung 1 ausreichend geschützt ist. Hierfür stehen normgemäß verschiedene Nachweise zur Verfügung; beispielsweise eine 100mV (exkl. IR-Drop) Depolarisation der Bewehrung 7 innerhalb von einer 24h-Ausschaltung der Gleichspannungseinheiten 2, eine 150mV (exkl. IR-Drop) Depolarisation der Bewehrung 7 nach mehr als einer 24h-Ausschaltung der Gleichspannungseinheiten 2 bei einem sauerstoffarmen Elektrolyten oder eine Messung eines negativeren Ausschaltpotentials der Bewehrung 7 von mehr als -720mV gemessen gegenüber einer Ag/AgCl-0,5M-Bezugselektrode.
  • Die Korrosionsschutzeinrichtung 1 weist außerdem eine Bus-Transfer-Unit (BTU) 17 auf, mit der eine Abzweigung der Hybridleitung 3 hergestellt werden kann, um mehr Gleichspannungseinheiten 2 an eine Hybridleitung 3 anschließen zu können. Mit der Bus-Transfer-Unit 17 lasen sich die Gleichspannungseinheiten 2 komplexer und weitläufiger verschalten, wobei die Bus-Transfer-Unit 17 auch die Kommunikationsleitungen (11, 12) mitschleift.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1.
    Korrosionsschutzeinrichtung
    2.
    Gleichspannungseinheit
    3.
    Hybridleitung
    4.
    Energieversorgungseinrichtung
    5.
    Anode
    6.
    Kathodenanschluss
    7.
    Bewehrung
    8.
    Beton
    9.
    Spannungsabfall
    10.
    Versorgungsleitungen
    10a.
    Negative Strom-/Spannungsführungsader
    10b.
    Positive Strom-/Spannungsführungsader
    10c.
    Bewehrungsgrundpotentialleitung
    11.
    Kommunikationsleitungen
    11a.
    Bus-High-Signalleitung
    11b.
    Bus-Low-Signalleitung
    12.
    Sensorleitungen
    13.
    Bus-Isolation-Unit
    14.
    Computer
    15.
    Referenzeinrichtung
    16.
    Referenzelektrode
    17.
    Bus-Transfer-Unit

Claims (7)

  1. Korrosionsschutzeinrichtung (1) zum Schutz vor Korrosion einer elektrisch leitfähigen und in einem Betonbauteil in Beton (8) eingebetteten Bewehrung (7) mit einem Betonbauteil, mit einer in dem Beton (8) des Betonbauteils eingebetteten Bewehrung (7), mit mindestens einem Kathodenanschluss (6) und mit mehreren Anoden (5), zwischen denen mit einer Energieversorgungseinrichtung (4) eine Potentialdifferenz vorgegeben werden kann, wobei der mindestens eine Kathodenanschluss (6) mit der Bewehrung (7) elektrisch leitend verbunden ist und die Anoden (5) beabstandet zu dem mindestens einen Kathodenanschluss (6) und der Bewehrung (7) verteilt in dem Beton (8) oder auf einer Oberfläche des Betonbauteils festgelegt sind, sodass durch die vorgegebene Potentialdifferenz ein Kathodenschutzstrom von den Anoden (5) durch die Bewehrung (7) zu dem Kathodenanschluss (6) erzeugt wird, um eine unerwünschte Oxidation und dadurch verursachte Korrosion der Bewehrung (7) zu reduzieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzeinrichtung (1) eine gleichgroße Anzahl von Potentialdifferenzsteuereinrichtungen (2) und Anoden (5) aufweist, sodass jede Anode (5) jeweils einer Potentialdifferenzsteuereinrichtung (2) zugeordnet ist, und wobei jede Potentialdifferenzsteuereinrichtung (2) eine zwischen der ihr zugeordneten Anode (5) und dem mindestens einen Kathodenanschluss (6) anliegende Anodenpotentialdifferenz unabhängig von jeder anderen Anodenpotentialdifferenz einer der restlichen Anoden (5) zu dem mindestens einen Kathodenanschluss (6) steuern kann, sodass eine Schutzstromverteilung des Kathodenschutzstromes verteilt auf die von dem mindestens einen Kathodenanschluss (6) und der Bewehrung (7) beabstandeten Anoden (5) durch deren Potentialdifferenzsteuereinrichtungen (2) eingestellt werden kann.
  2. Korrosionsschutzeinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentialdifferenzsteuereinrichtungen (2) untereinander mit einer Hybridleitung (3) verbunden sind, wobei mindestens eine Potentialdifferenzsteuereinrichtung (2) mit der Energieversorgungseinrichtung (4) mittels der Hybridleitung (3) in Verbindung bringbar ist, und wobei die Hybridleitung (3) elektrische Energie, Messwerte, Informationssignale und/oder andere Potentiale bzw. Bezugspotentiale übertragen kann.
  3. Korrosionsschutzeinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Potentialdifferenzsteuereinrichtungen (2) der Anoden (5) elektrisch in Reihe verschaltet sind.
  4. Korrosionsschutzeinrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzeinrichtung (1) mindestens eine Anknüpfungseinrichtung (17) aufweist, mit der mehrere in Reihe verschaltete Potentialdifferenzsteuereinrichtungen (2) mit einer weiteren Reihenschaltung von Potentialdifferenzsteuereinrichtungen (2) abzweigend verschaltet werden können.
  5. Korrosionsschutzeinrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Potentialdifferenzsteuereinrichtung (2) eine Sensoreinrichtung aufweist, mit der ein Anodenstrom messbar ist, der durch die der Potentialdifferenzsteuereinrichtung (2) zugeordneten Anode (5) fließt.
  6. Korrosionsschutzeinrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzeinrichtung (1) mindestens eine Referenzelektrodeneinrichtung (15) aufweist, der eine in dem Beton (8) eingebrachte Referenzelektrode (16) zugeordnet ist, wobei diese von dem mindestens einen Kathodenanschluss (6) bzw. der Bewehrung (7) und den Anoden (5) beabstandet ist.
  7. Korrosionsschutzeinrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzeinrichtung (1) eine zentrale Steuereinrichtung (14) aufweist, die die einzelnen Anodenpotentialdifferenzen und/oder Anodenströme mittels eines Übertragungskanals empfangen kann und den zugeordneten Potentialdifferenzsteuereinrichtungen (2) Sollwerte für die Anodenpotentialdifferenz und/oder den Anodenstrom mittels des Übertragungskanals übertragen kann.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115110083A (zh) * 2022-05-27 2022-09-27 国家石油天然气管网集团有限公司 基于阴极保护的长输管道瞬时腐蚀速率测试装置
EP4328354A1 (de) * 2022-08-25 2024-02-28 Noxeco GmbH Vorrichtung und verfahren für den kathodischen korrosionsschutz

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5466353A (en) * 1991-11-28 1995-11-14 Cyberdan A/S Electric power distribution system for active cathodic protection of reinforced concrete constructions
DE102008032629A1 (de) 2008-07-11 2010-01-14 Schwarz, Wolfgang, Dr. Vorrichtung und Verfahren für die Überwachung und Online-Steuerung von kathodischen Korrosionsschutzanlagen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5466353A (en) * 1991-11-28 1995-11-14 Cyberdan A/S Electric power distribution system for active cathodic protection of reinforced concrete constructions
DE102008032629A1 (de) 2008-07-11 2010-01-14 Schwarz, Wolfgang, Dr. Vorrichtung und Verfahren für die Überwachung und Online-Steuerung von kathodischen Korrosionsschutzanlagen

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115110083A (zh) * 2022-05-27 2022-09-27 国家石油天然气管网集团有限公司 基于阴极保护的长输管道瞬时腐蚀速率测试装置
EP4328354A1 (de) * 2022-08-25 2024-02-28 Noxeco GmbH Vorrichtung und verfahren für den kathodischen korrosionsschutz

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