Korrosionsbeständigkeit eines nichtrostenden Chromstahls in karbonatisiertem Normal‐, Leicht‐ und Recyclingbeton

Um der Forderung nach Nachhaltigkeit nachzukommen, wird in den nächsten Jahren der Einsatz von Betonen mit rezyklierten Gesteinskörnungen (Beton‐ und Mischabbruch) zunehmen. Wegen den wärmedämmenden Eigenschaften wird auch der Bedarf an Betonen mit Leichtzuschlägen (z. B. Blähglas) steigen. Als wesentliches Element dieser Entwicklung werden für die Zementund Betonproduktion zunehmend Zemente mit reduziertem Portlandzementklinkergehalt sowie Zusatzstoffe wie Flugasche und Hüttensand verwendet. Damit nimmt der Karbonatisierungswiderstand der Betone tendenziell ab und das Risiko für Korrosionsschäden zu. Die nachfolgend vorgestellten Untersuchungen hatten zum Ziel, die Korrosionsbeständigkeit eines nichtrostenden Chromstahls (Top12, Zusammensetzung entspricht ungefähr dem Stahl mit der Werkstoffnummer 1.4003) in karbonatisiertem Beton mit unterschiedlicher Zusammensetzung zu evaluieren, mit normalem Betonstahl zu vergleichen und zu beurteilen. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass der Top12, im Gegensatz zum normalen Betonstahl, in allen untersuchten Betonen und damit auch in stark karbonatisierten Recyclingbetonen beständig ist. Corrosion Resistance of a Stainless Chromium‐Steel in Carbonated Ordinary, Light‐Weight and Recycling Concrete In order to achieve the goals for a sustainable development, concrete with recycled aggregates (concrete and mixtures from concrete and masonry, e.g. clay bricks and calcium silicate blocks etc.) is going to be used more and more in the future. Due to its thermal insulating properties, the demand for concrete with light‐weight aggregates (e.g. foam glass) will also increase. As an essential element of this development, an increasing amount of cements with a reduced clinker factor as well as of mineral additions such as fly ash and ground granulated blast furnace slag is used for concrete production. Therefore, as a general tendency, the carbonation resistance of concrete mixes decreases while the risk of corrosion damages increases. The goal of the investigations described in this paper was to evaluate and to assess the corrosion resistance of a stainless rebar (Top12, composition corresponds approx. to steel grade 1.4003) in various carbonated concrete mixes and to compare the results with common rebars. The results lead to the conclusion that, in contrast to common rebars, Top12 is durable in all investigated concrete mixes, including strongly carbonated recycling concretes.     

Auswirkungen der Matrixzusammensetzung auf die Dauerhaftigkeit von Betonen mit textilen Bewehrungen aus AR‐Glas

Verbundmaterialien aus Feinbetonen mit textiler Bewehrung aus alkaliresistentem Glas (AR‐Glas) können ausgeprägten zeitabhängigen Veränderungen hinsichtlich des mechanischen Leistungsvermögens unterliegen. Für eine zielsichere Anwendung solcher Werkstoffe im Bauwesen sind genaue Kenntnisse über die Höhe und die Ursachen dieser Leistungsverluste unabdingbar. In diesem Artikel werden anhand von Ergebnissen aktueller Untersuchungen entscheidende Mechanismen für die Alterungsprozesse dargestellt, die aus der Zusammensetzung der Feinbetone resultieren. Dazu wurden aus verschiedenen Betonzusammensetzungen, die sich maßgeblich in ihrer Hydratationskinetik und Alkalität unterschieden, textilbewehrte Dehnkörper hergestellt und nach beschleunigter Alterung geprüft. Dehnkörper aus Feinbeton mit hoher Alkalität (das Bindemittel bestand nur aus CEM I) zeigten dramatische Einbußen bei Zugfestigkeit und Bruchdehnung. Das Leistungsvermögen von Proben aus Feinbetonen mit puzzolanisch abgepufferter Bindemittelzusammensetzung und gleichzeitig reduziertem Portlandzementklinkeranteil zeigte sich dagegen weitgehend unbeeinflusst von Alterungsprozessen. Mit Hilfe von beidseitigen Garnauszugversuchen an beschleunigt gealterten Feinbetonproben wurden die für das unterschiedliche Materialverhalten verantwortlichen Degradationsmechanismen aufgeklärt. Neben der mechanischen Prüfung wurde dazu auch die Interphase zwischen Fasern und umgebendem Feinbeton mit bildgebenden und analytischen Verfahren charakterisiert. Die festgestellten Einbußen im Leistungsvermögen des Garn‐Matrix‐Verbundes konnten überwiegend auf die Neubildung von ungünstig strukturierten Hydratationsprodukten in der Interphase Filament‐Matrix bzw. in Filamentzwischenräumen zurückgeführt werden. Die Morphologie dieser Phase wird maßgeblich von der Bindemittelzusammensetzung bestimmt. Korrosion des AR‐Glases als Schadensursache kann unter ungünstigen Umständen auch eine große Rolle spielen, ist aber bei geeigneter Matrixformulierung von untergeordneter Bedeutung. Effect of Matrix Composition on the Durability of Concretes Reinforced with Glass Fibre Fabric The mechanical performance of composites made of finegrained concrete and textile reinforcement can worsen markedly with increasing age if alkali‐resistant glass (AR‐glass) is used as the reinforcing material. For reliable practical applications of textile‐reinforced concrete, precise knowledge as to the extent and causes of such degradation is indispensable. This paper discusses important aging mechanisms resulting from the composition of fine‐grained concrete. Tensile tests on composites made of different concrete compositions distinguished from one another by their hydration kinetics and alkalinity were performed before and after accelerated aging. Composites made of concrete with high alkalinity showed dramatic losses of tensile strength and strain capacity. In contrast the mechanical performance of composites whose binders had reduced Portland cement clinker content plus added puzzolana was hardly affected by the accelerated aging. To clarify the mechanisms of degradation, yarn pullout tests were performed on specimens of equal matrix composition and age. Additionally, the morphology of the interphase between matrix and fibre was characterised using direct microscopic examination and analytical methods. The new formation of unfavourably structured products of hydration in the filament‐matrix interphase and/or in the empty spaces between filaments was found to be the main reason for the performance losses observed. The morphology of these hydration products is determined to a great extent by the binder composition. Under unfavourable conditions corrosion of AR‐glass can occur as well and lead to distinct composite damage. However, if the formulation of the binder is proper, bulk glass corrosion is of minor importance.     

Non‐Waste‐Wachsschalungen: Neuartige Präzisionsschalungen aus recycelbaren Industriewachsen

Non‐Waste wax formwork‐technology Today's possibilities to realize complex free‐form reinforced concrete shapes, curved walls and filigree details require a formwork technology which meets these challenges. High precision with maximum freedom of form is therefore an essential requirement for the formwork of this new, so‐called freeform architectures. Preconditions for this are the 3D digital design and manufacturing technologies, with their help formwork can be designed and manufactured in high precision and with many degrees of freedom in form. This paper describes a research approach using industrial waxes as formwork materials. Due to the nearly 100 % recyclability of the wax, this approach is an economical and ecological manufacturing process for customized free‐form‐members made of concrete.     

Spannglieder mit Kunststoffhüllrohren zur Herstellung von Brücken ohne Betonstahlbewehrung

Tendons with Plastic Ducts for Bridges without Mild Steel Reinforcement Frequently the conventional sealing of concrete bridges does not show a satisfactory serviceability in practice. Imperfect sealing leads to chloride entry into the structure because of bending cracks in the upper side of bridges in the range of negative moments. If a road passes under a bridge, there is the risk of chloride entry caused by salt fog spread on the surface of the bridge. In addition to the restoration liability of the sealing the pavement requires regular repair work. This periodic repair work causes high costs and affects the traffic flow. The method presented in this paper is characterized by omitting corrosion‐sensitive reinforcement and by integrating the pavement in the structure. The aim is to create concrete bridges with improved durability which can be manufactured with comparable costs to conventional concrete bridges. The results of experimental tests on the structural behavior of such structures will be presented.     

Betone für biogenen Säureangriff im Landwirtschaftsbau

Bislang werden für landwirtschaftliche Bauten, wie z. B. Stallanlagen, Behälterbauwerke, Siloanlagen oder Biogasreaktoren, Oberflächenschutzsysteme (OS) eingesetzt, die das Eindringen von beton‐ und stahlangreifenden Agenzien verhindern sollen. Betone mit einem hohen Säurewiderstand bieten eine Alternative, um auf OS zu verzichten. Die Leistungsfähigkeit dieser Spezialbetone muss entsprechend des Schädigungspotentials der jeweiligen Anwendung durch zeitraffende Einlagerungsversuche in aggressiven Medien verifiziert werden. Für die ansteigende Anzahl von Biogasanlagen (BGA) gibt es aufgrund der noch jungen Entwicklungsgeschichte und der fehlenden Zugangsmöglichkeit in die Bauwerke bisher keine umfassenden Erfahrungen zu ablaufenden Schädigungsprozessen. In Abhängigkeit von der verwendeten Anlagenverfahrenstechnik kann prinzipiell in der Flüssigphase mit einem geringen biogenen Säureangriff, dagegen im Gasphasenbereich unter bestimmten Voraussetzungen u. a. mit einem Schwefelsäure‐, Kohlensäureangriff und mit einer Karbonatisierung gerechnet werden. Derzeit werden im Rahmen eines großangelegten Forschungsvorhabens an der MFPA Leipzig GmbH/Universität Leipzig die Schädigungspotentiale in BGA an bereits geschädigten Bauwerken und an eingelagerten Laborproben analysiert. Gleichzeitig werden durch zeitraffende Einlagerungsversuche neue säurewiderstandsfähige Betone u. a. für den Landwirtschaftsbau entwickelt. Concrete for Biogenic Acid Attack in Agricultural Constructions Up to present, surface protective systems are in use for agricultural buildings, for instance: cot plants, tank construction, silo plants or even biogas fermenter. The aim is to avoid infiltration by concrete‐ and steel corrosion agents. Concrete with high acid resistance are an alternative to dispense using these surface protective systems. The performance of this special‐concrete has to be verified in aggressive media through accelerated storagetests, in accordance with the potential of damage of the equivalent application. Based on the young history of development and the absent access to the buildings, none extensive experiences of the processes of damage are noted for the increasing number of biogas plants. Dependant on the used plant‐process engineering, a less biogenic acid attack within the liquid state can be expected. Within the gaseous phase under special conditions i.a. sulfuric acid‐, carbonic acid attack and carbonation can simultaneously occur. Currently, in the context of the large‐scale research project at the MFPA Leipzig GmbH/Leipzig University, the potentials of damage within biogas plants on damaged buildings as well as embedded samples become analyzed. At the same time new acid resistance concretes, i.a. for agricultural buildings will be developed by accelerated storage‐tests.