DD275487A1 - Anode fuer den katodischen korrosionsschutz von stahl- oder spannbeton - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anode fuer den katodischen Korrosionsschutz von Stahl- oder Spannbeton, insbesondere fuer die nachtraegliche Installation von Schutzanlagen im Rahmen der Bauwerkssanierung. Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines oekonomisch guenstig herstellbaren und verarbeitbaren Anodenwerkstoffes mit hoher elektrischer Leitfaehigkeit. Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anode mit geringer Abtragsrate, die eine flaechige Applikation und damit einen gleichmaessigen Stromeintrag bei niedriger Stromdichte ermoeglicht. Erfindungsgemaess besteht der Anodenwerkstoff aus einem Gemisch von 1,0 Masse-Teilen eines duromeren Bindemittels, 1,0 bis 2,0 Masse-Teilen eines Graphit-Staubes der Koernung 0-0,5 mm und 0,5 bis 2,0 Masse-Teilen eines Metall- und/oder Metallegierungsstaubes der Koernung 0-2 mm.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anode für den katodischen Korrosionsschutz von Stahl- oder Spannbeton, insbesondere für die nachträgliche Installation von Schutzanlagen im Rahmen der Bauwerkssanierung.

Darlegung des bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, für den aktiven Korrosionsschutz von in Zement-Beton befindlichem Stahl, der Korrosionserscheinungen bereits aufweist, das katodische Korrosionsschutzverfahren anzuwenden. Insbesondere bei der Sanierung stark Chloridhaltiger Stahlbetonkonstruktionen hat sich das katodische Korrosionsschutzverfahren als einziges auf Dauer wirksames Schutzverfahren erwiesen.

Von der Lebensdauer des eingesetzten Anodenmaterials hängt im wesentlichen die Funktionswirksamkeit der gesamten Schutzanlage ab. Als Anodenmaterialien, die gute elektrische Leitfähigkeit, niedrigen elektrischen Widerstand und geringe Abtragsrate infolge Stromfluß aufweisen müssen, sind bekannt:

- Eisen-Silizium-Legierungen (DD PS 206.566)

- Magnetit

- platziertes Titan (EP PS 0.222.829)

- Graphit (DE OS 2.207.061)

- Titanoxid (EP PS 0.186.334)

- kohlenstoffhaltiges Thermoplastkabel (US PS 4.502.929)

Anoden aus Eisen-Silizium-Legierung, Magnetit sowie Graphit sind aufgrund der kompakten Bauweise für den katodischen Korrosionsschutz von Stahlbeton nicht geeignet, da sie durch punktuelle Anordnung keine ausreichend gleichmäßige Stromverteilung im Schutzobjekt gewährleisten sowie infolge des örtlich konzentrierten Stromaustrittes den pH-Wert des Betons in der Umgebung der Anoden durch Bildung von H⁺-Ionen absenken und ein saures Milieu schaffen, welches geeignet ist, die Betonfestigkeit stark herabzusetzen. Es ist berichtet worden, daß stabförmige, kompakte Anoden bei entsprechend hohen Stromdichten den pH-Wert des Betons von ursprünglich 13 auf 1 bis 2 absenken und die entstandene Säure den Beton völlig auflösen kann (EPÜ PS 186.334).

Weiterhin ist bekannt, daß elektrisch leitfähig gemachte Farben (US PS 2.309.171) bzw. elektrisch leitfähig gemachter Polymerbeton (US PS 346.428) in katodischen Schutzanlagen eingesetzt werden können.

Eigene Versuche mit Graphit-modifizierten pigmentierten bzw. füllstoffhaltigen Bindemitteln auf Polymer-Basis haben jedoch gezeigt, daß der elektrische Widerstand solcher Massen sehr hoch ist und daß kein nennenswerter Strom fließt. Die in US PS 2.309.171 genannten Anteile von maximal 50 Vol.-% Graphit, bezogen auf das erhärtete Produkt, sind als viel zu niedrig einzuschätzen. Die anderen genannten Anodenmaterialien sind nur für spezielle Anwendungsfälle verfügbar und ökonomisch ungünstig.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer ökonomisch günstig herstellbaren Anode mit guten Verarbeitungseigenschaften für Stahl- und Spannbeton, die eine hohe elektrische Leitfähigkeit besitzt.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anode zu schaffen, die eine geringe Abtragsrate aufweist und durch flächige Applikation einen gleichmäßigen Stromeintrag bei niedriger Stromdichte ermöglicht. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch Anwendung einer auf die gesamte zu schützende Oberfläche der Stahlbetonkonstruktion aufgebrachte schichtartige Anode gelöst, die aus einem Gemisch eines duromeren Bindemittels wie Epoxidharz, ungesättigtes Polyesterharz, Methylmethacrylatharz oder Polyurethanharz mit einem Gemisch elektronenleitender Stoffe unterschiedlicher Körnungsgröße, die sehr niedrige Abtragsraten aufweisen, wie z.B. Eisen-Silizium-Staub, Graphitstaub, Magnetitstaub, besteht.

Nach der Erfindung besteht das Gemisch für den Anodenwerkstoff aus 1,0 Masseteilen des dümmeren Bindemittels, 1,0 bis 2,0 Masseteilen eines Graphitstaubes der Körnung 0-0,5mm und 0,5 bis 2,0 Masseteilen eines Metall und/oder metallegierungsstaubes der Körnung 0-2 mm. Als Metall- und/oder Metallegierungsstaub ist ein elektronenleitender Staub mit geringer Abtragsrate bei anodischem Stromfluß eingesetzt, zum Beispiel Eisen-Silizium Staub, Magnetitstaub oder Platinstaub. Diese Stäube müssen im Bindemittel homogen verteilt und verfestigt werden, daß sowohl deren elektrische Leitfähigkeit erhalten bleibt als auch vorteilhafte mechanische und Verarbeitungseigenschaften erzielt werden.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß im Gegensatz zu mit Graphitstaub gefüllten Duromeren, die keine oder nur geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen, bei Zugabe von elektronenleitenden Partikeln unterschiedlicher Korngröße und entsprechend hohem Anteil im Bindemittel eine elektrisch sehr gut leitfähige Masse erhalten wird.

Die erfindungsgemäße Anodenmasse ist vorteilhafterweise flächig in dünner Schicht aufzutragen, wobei zur Herstellung des elektrischen Anschlusses ein weitmaschiges Kupferdrahtgeflecht in die noch plastische Masse allseitig eingebettet wird, womit dieses selbst vor Korrosion geschützt ist. Der Vorteil einer solcherart hergestellten Anode ist die äußerst geringe Schutzstromdichte aufgrund der großen Fläche und damit die Verhinderung des starken Absinkens des pH-Wertes im Beton.

Ausführungsbeispiele Die Erfindung soll nachfolgend anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Beispiel 1:

Für den katodischen Schutz einertausalzgeschädigten Stahlbewehrung von Stahlbeton wird eine elektrisch leitfähige Masse als flächige Anode aufgetragen, die erfindungsgemäß aus

1,0 Masseteilen eines kalt härtenden Epoxidharzes, sowie 1,0 Masseteilen Graphitstaub der Körnung 0/0,5mm und 1,5 Masseteilen Eisen-Silizium-Staub der Körnung 0/2mm

(alle Angaben bezogen auf das flüssige Bindemittel) besteht und auf die zuvor gereinigte und ausgebesserte Betonoberfläche aufgetragen wird. In die noch nicht ausgehärtete Anodenmasse wird ein Kupferdrahtgeflecht zur Herstellung des elektrischen Anschlusses eingebettet, wobei mit einer zweiten Schicht aus gleichem Material das Kupferdrahtgeflecht vollständig abzudecken ist, um Korrosion zu verhindern.

Beispiel 2:

An dem Stützpfeiler einer Stahlbetonrohrbrücke sind durch Absinken des pH-Wertes infolge Karbonatisierung und hohe Feuchtebelastung Korrosionsschäden der Bewehrung aufgetreten.

Zur Sanierung dieses Schadensfalles wird ein katodisches Schutzsystem mit oben beschriebener Anode angewendet. Dazu wird die Schadstelle von Rost und losem Beton gereinigt und durch Neubeton ausgebessert. Nach dem Abtrocknen wird eine flächige Anode, bestehend aus einem Gemisch von

1,0 Masseteilen eines verseifungsbeständigen Zweikomponenten-Polyurethanharzes sowie 2,0 Masseteilen Graphitstaub der Körnung 0/0,5mm und 0,5 Masseteilen Eisen-Silizium-Staub der Körnung 0/2 mm

(alle Angaben bezogen auf das flüssige Bindemittel) aufgebracht.

Der Vorteil des hohen Graphitanteiles liegt darin, daß die Anodenmasse sehr hochviskos ist und deshalb nicht von der senkrechten Stützenwand abläuft. Die anodische Strombelastbarkeit liegt bei etwa 100 mA/m² und gewährleistet damit eine Funktionswirksamkeit von mindestens 15 Jahren.

Beispiel 3: Eine Stahlbetondecke in einer Düngemittellagerhalle ist infolge von Chloridkontamination stark korrodiert. Eine herkömmliche Sanierung mit Auftrag von Neubeton erbringt keine langzeitige Wirksamkeit, da die korrosionsfördernden Chloride im Beton

verbleiben.

Die Lösung des Problems ist die Anwendung eines katodischen Korrosionsschutzsystems bei Auftrag einer patentmäßig

beschriebenen flächigen Anode, bestehend aus

1,0 Masseteilen Epoxidharz sowie

1,0 Masseteilen Graphitstaub der Körnung 0/0,5mm und

2,0 Masseteilen Eisen-Silizium-Staub der Körnung 0/2 mm.

DerVorteil des hohen Anteilesvon Eisen-Silizium-Staub ist in der sehr guten elektrischen Leitfähigkeit begründet. Gleichzeitig wird jedoch die Verarbeitbarkeit verschlechtert, was jedoch wie in diesem Falle bei vertikalen Flächen durch höhere Verdichtung leicht ausgeglichen werden kann.

Claims (3)

1. Anode für den katodischen Korrosionsschutz von Stahl- oder Spannbeton, die aus einem Gemisch von Bindemittel und elektronenleitenden Stoffen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Anodenmaterial aus einem Masseteil eines duromeren Bindemittels wie Epoxidharz, ungesättigtes Polyesterharz, Methylmethacrylatharz oder Polyurethan, 1,0 bis 2,0 Masseteilen eines Graphitstaubes der Körnung 0-0,5mm und 0,5 bis 2,0 Masseteilen eines Metall und/oder Metallegierungs-Staubes der Körnung 0 bis 2 mm besteht.

2. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall- und/oder Metallegierungsstaub ein elektronenleitender Staub mit geringer Abtragsrate bei anodischem Stromfluß, wie zum Beispiel Eisen-Silizium-Staub, Magnetitstaub oder Platinstaub eingesetzt ist.

3. Anode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Anodenmasse ein Kupferdrahtgeflecht eingebettet ist.