Korrosionsinitiierung an Bewehrungsstahl mit Walzhaut im Mörtel

Die Korrosion von Bewehrungsstahl ist die Hauptursache für den Verlust der langfristigen Zuverlässigkeit von Betonbauwerken. Wenn der Bewehrungsstahl korrodiert, verursacht der Rost Risse und Ablösungen des Überbetons. Die Walzhaut, ein dicke Oxidschicht, entsteht auf dem Bewehrungsstahl, wenn dieser warm gewalzt wird. Die Rolle der Walzhaut für die Korrosionsbeständigkeit von Bewehrungsstählen im Beton ist bislang nicht geklärt. Diese Studie untersuchte das Korrosionsverhalten von Bewehrungsstählen mit Walzhaut im Mörtel. Die Proben sind handelsübliche Bewehrungsstäbe mit einem Durchmesser von 19 mm, die eine Walzhaut von mehreren Zehn-Mikrometern Dicke aufweisen. Die Bewehrungsstäbe ohne Walzhaut, die durch elektrolytisches Polieren hergestellt wurden, dienten als Vergleichsproben. Ein Hyperbaric-Oxygen-accelerated-Corrosion-Test (HOACT) wurde durchgeführt, wobei die Bewehrungsstäbe im Mörtel mit einer Überdeckungsdicke von 5,5 mm eingebettet waren. Um den Abbau des Passivfilms auf den Bewehrungsstäben anzuregen, wurde eine 2,1 M NaCl-Lösung mit dem Mörtel gemischt. Im HOACT wird der Probe unter Druck Sauerstoffgas zugeführt, und die Sauerstoffreduktionsreaktion an der Stahloberfläche wird verstärkt, was zu einer Beschleunigung der Korrosion des Stahls führt. Der Sauerstoffdruck betrug 0,6 MPa und die Testdauer betrug 14 Tage. Die Korrosion des Bewehrungsstahls mit Walzhaut war signifikanter als die ohne Walzhaut. Dieses Ergebnis zeigt, dass die Walzhaut die Korrosionsbeständigkeit des Bewehrungsstahls im Beton verringert. Um den Einfluss der Walzhaut auf die Korrosionsbeständigkeit des Bewehrungsstahls zu untersuchen, wurden anodische Polarisationmessungen an Bewehrungsstäben mit und ohne Walzhaut in einer gesättigten Ca(OH)2-Lösung mit Cl- durchgeführt. Das Pittingpotential des Bewehrungsstahls mit Walzhaut war edler als das der Probe ohne Walzhaut. Allerdings wurde das Pittingpotential, wenn die Walzhaut zerkratzt wurde, signifikant in eine weniger edle Richtung verschoben, und lag unter dem des Bewehrungsstahls ohne Walzhaut. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Walzhaut die Korrosionsbeständigkeit des Bewehrungsstahls im Beton verbessert, im Gegensatz dazu wird die Korrosionsbeständigkeit des Bewehrungsstahls mit einer defekten Walzhaut sogar schlechter als die des Bewehrungsstahls ohne Walzhaut. 1 K. Doi, S. Hiromoto, H. Katayama, E. Akiyama, J. Electrochem. Soc., 165(9), C582-C589 (2018). 2 K. Doi, S. Hiromoto, T. Shinohara, K. Tsuchiya, H. Katayama, E. Akiyama, Corrosion Science, 177, 108995 (2020).