WO2000000659A1 - Thermisch gespritzte korrosionsschicht für stahlbeton und verfahren zur herstellung derselben - Google Patents

Thermisch gespritzte korrosionsschicht für stahlbeton und verfahren zur herstellung derselben Download PDF

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    • Y10T428/12792—Zn-base component

Definitions

  • the present invention relates to a thermally sprayed corrosion layer for reinforced concrete based on zinc and methods for producing the same.
  • Thermally sprayed layers of zinc have long been used as anodes to protect reinforced concrete structures.
  • the thermally sprayed zinc anode which is applied to the outer surfaces of the structures using thermal spraying processes, takes on the function of protecting the steel reinforcement against corrosion.
  • This anode can be used both as a galvanic sacrificial anode or as an anode in corrosion protection systems operated with external current.
  • the service life of such zinc anodes is significantly influenced by the external corrosion and the erosion of the spray coating.
  • EP 0 305 914 A2 describes a method for treating rolled steel to increase the corrosion resistance, a coating of zinc powder preferably being applied.
  • This rolled steel is used in particular in reinforcing steel or prestressing steel.
  • the rolled steel is coated with the metallic powder directly from the rolling heat at temperatures below 600 ° C.
  • a coating of a synthetic resin, such as epoxy resin is applied.
  • EP 0 668 364 AI describes aluminum-zinc alloys for the cathodic protection of reinforced concrete with zinc contents of 10% to 50%.
  • a disadvantage of these aluminum-zinc alloys is their low resistance to higher pH values of the concrete between 11 and 14.
  • severe under-corrosion of the coating sets in which can lead to the coating flaking off. Pure zinc layers do not show this behavior and are therefore more suitable for direct contact with the concrete surface.
  • JP 0831159 A describes an aluminum alloy for corrosion protection of reinforced concrete with a zinc content of 2-7%.
  • JP 08199279 A describes an alloy for the corrosion protection of reinforced concrete with a zinc content of 7-50%.
  • EP 0 591 775 AI describes a method in which a rough epoxy-polyamide primer layer is first applied to the concrete surface. An aluminum alloy or a zinc-aluminum pseudo-alloy is then sprayed onto this primer layer, which is operated with external current.
  • JP 6-2174 A describes a method in which a rough primer layer is also applied to the concrete surface. Then aluminum or an aluminum alloy is sprayed on. In addition, zinc, a zinc alloy or zinc pseudo alloy is applied to this layer.
  • the primer layer is necessary in both processes because direct contact of aluminum or aluminum-zinc alloys with the concrete surface is to be avoided. It is thus known that the corrosion resistance of thermally sprayed zinc layers can be improved by alloying the zinc wire with aluminum, the aluminum content being between 2 and 33, preferably between 15 and 22%. This applies in particular when zinc layers are to be exposed to a chloride-containing or moist atmosphere, cf. DE 198 11 447 A1.
  • These zinc / aluminum alloys can be applied thermally to reinforced concrete surfaces in the same way as layers of pure zinc. Due to the high pH value of the concrete between 11 and 14, the above-mentioned under-corrosion, in particular of the aluminum-rich zones, occurs with such layers of zinc / aluminum alloys. The resulting corrosion products tend to expand and form bubbles.
  • the object of the invention is to utilize the better corrosion resistance of zinc / aluminum alloys on the one hand, and to avoid the disadvantages of undercorrosion observed on the other hand.
  • the layer consists of at least two layers, of which the first layer sprayed directly onto the concrete consists of pure zinc and the second layer subsequently sprayed onto it consists of a zinc / aluminum alloy.
  • This second layer contains 4 to 33% by weight, preferably 15 to 22% by weight, of aluminum.
  • the properties can also be improved if 0.002 to 0.04% by weight indium is added to this zinc / aluminum alloy.
  • Optimal results are achieved if a third layer based on polyurethane, which is able to at least close the pores of the second layer, is applied to the second layer.
  • the first layer sprayed directly onto the concrete generally has a layer thickness of 100 to 400 ⁇ m.
  • Wire suitable for applying the second layer is described, for example, in German patent application 198 11 447.8.
  • a particularly suitable one-component, moisture-curing polyurethane resin and its use are described, for example, in EP-A-0 677 592.

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Abstract

Das Verfahren zum Auftragen einer Korrosionsschicht für Stahlbeton auf Basis von Zink besteht darin, daß eine Schicht aus mindestens zwei Schichten besteht, von denen die erste, direkt auf den Beton aufgespritzte Schicht, aus reinem Zink und die nachträglich darauf aufgespritzte zweite Schicht aus einer Zink/Aluminium-Legierung besteht.

Description

Thermisch gespritzte Korrosionschicht für Stahlbeton und Verfahren zur
Herstellung derselben
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine thermisch gespritzte Korrosionsschicht für Stahlbeton auf Basis von Zink sowie Verfahren zur Herstellung derselben.
Thermisch gespritzte Schichten aus Zink werden seit langem als Anoden zum Schutz von Stahlbetonbauten eingesetzt. Dabei übernimmt die thermisch gespritzte Zinkanode, die auf die Außenflächen der Bauwerken mit thermischen Spritzverfahren aufgebracht wird, die Funktion des Korrosionsschutzes der Stahlbewehrung. Diese Anode kann sowohl als galvanische Opferanode oder auch als Anode in mit Fremdstrom betriebenen Korrosionsschutzsystemen eingesetzt werden. Die Lebensdauer solcher Zinkanoden wird maßgeblich beeinflußt von der Außenkorrosion und der Erosion der Spritzschicht.
Die EP 0 305 914 A2 beschreibt ein Verfahren zum Behandeln von Walzstahl zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit, wobei vorzugsweise ein Überzug von Zinkpulver aufgebracht wird. Dieser Walzstahl findet insbesondere Verwendung in Betonstahl oder Spannstahl. Hierbei wird der Walzstahl direkt aus der Walzhitze bei Temperaturen unter 600 °C mit dem metallischen Pulver beschichtet. Anschließend wird noch ein Überzug aus einem Kunstharz, z.B. Epoxydharz aufgetragen. Bei diesem Verfahren wird die Bewehrung direkt im Stahlbeton vor einem Korrosionsangriff geschützt. Die EP 0 668 364 AI beschreibt Aluminium-Zink Legierungen zum kathodischen Schutz von Stahlbeton mit Zinkgehalten von 10 % bis 50 %. Nachteilhaft an diesen Aluminium-Zink Legierungen ist ihre geringe Beständigkeit bei höheren pH- Werten des Betons zwischen 11 und 14. Hierbei setzt eine starke Unterkorrosion der Beschichtung ein, die zum Abplatzen der Beschichtung führen kann. Reine Zinkschichten zeigen dieses Verhalten nicht und sind damit für den direkten Kontakt mit der Betonoberfläche besser geeignet.
Die JP 0831159 A beschreibt eine Aluminium-Legierung zum Korrosionsschutz von Stahlbeton mit einem Zinkgehalt von 2-7 %.
Die JP 08199279 A beschreibt eine Legierung zum Korrosionsschutz von Stahlbeton mit einem Zinkanteil von 7-50 %.
Die EP 0 591 775 AI beschreibt ein Verfahren, bei dem die Betonoberfläche zuerst eine rauhe Epoxyd-Polyamid Primer- Schicht aufgetragen wird. Auf diese Primer- Schicht wird dann eine Aluminiumlegierung oder eine Zink-Aluminium- Pseudolegierung aufgespritzt, die mit Fremdstrom betrieben wird.
Die JP 6-2174 A beschreibt ein Verfahren, bei dem ebenfalls eine rauhe Primer- Schicht auf die Betonoberfläche aufgetragen wird. Anschließend wird Aluminium oder eine Aluminium-Legierung aufgespritzt. Zusätzlich wird auf diese Schicht noch Zink, eine Zink-Legierung oder Zink-Pseudolegierung aufgetragen. In beiden Verfahren ist die Primer-Schicht notwendig, da ein direkter Kontakt von Aluminium- oder Aluminium-Zink-Legierungen mit der Betonoberfläche vermieden werden soll. Es ist somit bekannt, daß die Korrosionsbeständigkeit von thermisch gespritzten Zinkschichten dadurch verbessert werden kann, daß man dem Zinkdraht Aluminium zulegiert, wobei der Aluminiumgehalt zwischen 2 und 33, vorzugsweise zwischen 15 bis 22% liegen sollte. Dies gilt insbesondere dann, wenn Zinkschichten einer chloridhal- tigen oder feuchten Atmosphäre ausgesetzt werden sollen, vergl. DE 198 11 447 AI.
Diese Zink/Aluminium-Legierungen lassen sich thermisch in gleicher weise auf Stahlbetonoberflächen aufbringen, wie Schichten aus reinem Zink. Bedingt durch den hohen pH- Wert des Betons zwischen 11 und 14 kommt es aber bei derartigen Schichten aus Zink/ Aluminium-Legierungen zu der oben erwähnten Unterkorrosion, insbesondere der aluminiumreichen Zonen. Die dabei entstehenden Korrosionsprodukte neigen dazu, sich auszudehnen und Blasen zu bilden.
Hierdurch kommt es zu örtlichen mechanischen Schwächungen und sogar zu örtlichen Verlusten des Kontaktes zwischen dem Betonelektrolyt und der Betonoberfläche.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einerseits die besseren Korrosionsbeständigkeit von Zink/ Aluminium-Legierungen auszunutzen, andererseits die dabei beobachteten Nachteile der Unterkorrosion zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird jetzt dadurch gelöst, daß die Schicht aus mindestens zwei Schichten besteht, von denen die erste, direkt auf den Beton aufgespritzte Schicht aus reinem Zink und die nachträglich darauf aufgespritzte zweite Schicht aus einer Zink/Aluminium-Legierung besteht. Diese zweite Schicht enthält 4 bis 33 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 22 Gew.-% Aluminium. Die Eigenschaften können darüber hinaus noch verbessert werden, wenn dieser Zink/ Aluminium-Legierung 0,002 bis 0,04 Gew.-% Indium zulegiert werden. Optimale Ergebnisse werden erzielt, wenn auf die zweite Schicht noch eine dritte Schicht auf Polyurethanbasis aufgebracht wird, die in der Lage ist, zumindest die Poren der zweiten Schicht zu verschließen.
Die erste, direkt auf den Beton aufgespritzte Schicht weist im allgemeinen eine Schichtstärke von 100 bis 400 μm auf. Auf diese Oberfläche wird dann anschließend beispielsweise mit Hilfe des Drahtlichtbogens oder Drahtflammspritzverfahrens eine Spritzschicht aus der Zink/ Aluminium-Legierung aufgetragen, die wiederum im allgemeinen eine Schichtdicke von 100 bis 400 μm aufweist.
Wird auf diese zweite Schicht eine dünnflüssige Polyurethanschicht aufgetragen, die zumindest die offenen Poren verschließt, entsteht eine zusätzliche Schichtdicke von 50 bis 100 μm.
Für das Auftragen der zweiten Schicht geeigneter Draht ist beispielsweise beschrieben in der deutschen Patentanmeldung 198 11 447.8.
Ein besonders geeignetes einkomponentiges luftfeuchtigkeitshärtendes Polyurethanharz und seine Anwendung sind beispielsweise beschrieben in der EP-A-0 677 592.

Claims

Patentansprüche
1. Thermisch gespritzte Korrosionsschicht für Stahlbeton auf Basis von Zink, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus mindestens zwei Schichten besteht, von denen die erste, direkt auf den Beton aufgespritzte Schicht aus reinem Zink und die nachträglich darauf aufgespritzte zweite Schicht aus einer Zink/ Aluminium-Legierung besteht.
2. Thermisch gespritzte Korrosionsschicht gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zink/ Aluminium-Legierung 4 bis 33 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 22 Gew.-% Aluminium enthält.
3. Thermisch gespritzte Korrosionsschicht gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zink/Aluminium-Legierung 0,002 bis 0,04 Gew.-% Indium enthält.
4. Thermisch gespritzte Korrosionsschicht für Stahlbeton gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Schicht auf Polyurethanbasis vorhanden ist, welche zumindest die Poren der zweiten Schicht verschließt.
5. Verfahren zum Auftragen einer Korrosionsschicht für Stahlbeton auf Basis von Zink, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine erste Schicht aus reinem Zink aufgespritzt und danach eine zweite Schicht aus einer Zirik/Aluminium-Le- gierung aufgespritzt wird.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht 4 bis 33 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 22 Gew.-% Aluminium enthält.
7. Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zink/Aluminium-Legierung 0,002 bis 0,04 Gew.-% Indium enthält.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend die Poren der zweiten Schicht verschlossen werden mit einer Schicht auf Polyurethanbasis.
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