Reparatur von Betonstrukturen im Meeresbereich

Code: S.0029

Volumetrischer Rekonstruktions- und Reparaturzyklus von stark beschädigten Bauwerken und Strukturen aus Beton in aggressiven Umgebungen wie Meeres-, Gebirgs- und Industrieumgebungen.

Verwendete Produkte

Typische aggressive Phänomene im Meeresbereich

Die Meeresumgebung ist besonders aggressiv gegenüber Bauwerken aus verstärktem Zementkonglomerat. Die aggressiven Mechanismen und die darauf folgenden schädigenden Leiden sind Folge der Interaktionen aggressiver Wirkungen chemischer oder elektrochemischer Art durch das Vorhandensein von Sulf

aten, Magnesium- und Chlorverbindungen, physischen Wirkungen in Zusammenhang mit der Auflösung der Bindemittel, mit den osmotischem Druck der Kristallisierungs-/Rekristallisierungsprozesse der hygroskopischen Salze, den mechanischen Auswirkungen: Abrasion, Aushöhlung, Erosion, etc. durch die Wellenbewegung, und so weiter.

 

 

Permanentes Eintauchen versus wechselweises Eintauchen

Natürlich bestehen signifikante Unterschiede zwischen den verschiedenen Arbeits- und Aussetzungsbedingungen, je nach Ausführung der Strukturen aus verstärktem Beton: teilweise/wechselweises Eintauchen anstatt vollständiges/permanentes Eintauchen. Im ersten Fall hat die Analyse der elektrochemischen Phänomene in Bezug auf den Ursprung der Korrosion ergeben, dass bei vollständig eingetauchte Strukturen aufgrund der verringerten Verfügbarkeit von freiem Sauerstoff die Prozessgeschwindigkeit extrem verringert ist. Ganz anders stellt sich die Situation bei teilweise oder wechselweise eingetauchten Strukturen aufgrund der besonderen Relevanz der mechanischen Wirkung in Zusammenhang mit der Wellenbewegung, dem Wechseln der Sättigungs-/Trocknungskonditionen, den komplexen Auswaschungsmechanismen mit dem durch die Kristallisierung der Salze bestimmten osmotischen Druck, und so weiter dar.

 

Abstand zum Ufer

Auch der Abstand zum Ufer, an dem sich die Artefakte befinden, hat eine direkte Auswirkung auf die erosiven Phänomene, denen die Strukturen ausgesetzt sind. Die Wellenbewegung ist in Ufernähe ausgeprägter und daher auch die mechanischen Auswirkungen durch diese Bewegung.

 

Die Meereswinde

Weiterhin darf man die schädigenden Mechanismen durch den ausgeübten Wind auch in weitem Abstand zum Ufer nicht unterschätzen. Tatsächlich transportieren die vom Meer strömenden Winde feste Partikel, die stark abrasiv sind, ebenso wie durch die Wellen in die Luft gespritzes Salz, welches sich in Aerosole umgewandelt hat. Diese Salze lagern sich auf den Betonflächen in den Poren ab, bilden Kristalle, die in Folge anwachsen und die Rissbildung anregen. Die Aerosole enthalten aggressive Wirkstoffe, die im Meerwasser enthalten sind, mit allen daraus folgenden interaktiven Komplikationen.

 

Das "Fouling"

Dies ist ein Phänomen, welches vor allem die direkt durch Meerwasser befeuchteten Bereiche betrifft und beschreibt die Bedeckung der Strukturen durch Ablagerungen, die sich aus tierischen und pflanzlichen Organismen gebildet haben und in ihrer Gesamtheit "Fouling" genannt werden: Das Phänomen kann große Ausmaße annehmen: im adriatischen Meer, zum Beispiel, variieren die Ablagerungen zwischen 80 und 90 kg/Jahr/m². Die aggressive und extrem komplexe Wirkung hängt mit der Produktion organischer Säuren durch den Stoffwechsel einiger, das "Fouling" bildender Makro- und Mikroorganismen zusammen, die die Alkalität des Komglomerats neutralisieren, die Armierung depassivieren und die Ablagerung der Salze in der Kapillarporösität fördern.

 

Aggressive chemische Wirkstoffe

Die chemische Aggression des Meerwassers beim direkten oder indirekten Kontakt mit dem Beton ist vornehmlich auf das Magnesiumsulfat (MgSO4) zurückzuführen, welches mit dem freien Kalziumhydroxit des Zementhydrats (Ca(OH)2) reagiert und so Kalziumsulfat bildet und das Magnesiumhydroxit dahingehend beeinflusst, mit dem Aluminiumkalziumhydrat zu regieren und Kalzium-Sulfoaluminate zu bilden, welches expansiv ist und einen verwitternden Effekt hat. Der chemisch/elektrochemische Angriff zeigt sich auch durch die Reaktion des Kohlendioxids: (CO2) mit dem Kalziumhydroxid (Karbonisierung).

 

Hinweise für die Sanierung

Die Phänomene, die die Beschädigung der Strukturen aus verstärktem Zementkonglomerat verursachen, sind zahlreich und unterschiedlicher Natur, häufig Koagenzien:

  • chemische Prozesse: Säureangriff, Schwefelangriff, Chlorauswirkungen
  • physisch/mechanische Prozesse: Rissbildung, Erosion, Frost- und Schmelzzyklen, Rekristallisierungsprozesse
  • Biologische Prozesse: Einwirkung von Flechten, Algen, Pilzen, Fouling
  • Korrosion: die erwähnten aggressiven Prozesse führen zu oder werden in der Mehrzahl der Fälle begleitet von Korrosion der Armierung (extrem bedeutendes "Leiden", vor allem wegen der Auswirkungen auf die "Sicherheit" der Strukturen).

Von der Beschreibung der untersuchten degenerativen Phänomene kann abgeleitet werden, dass sich der Widerstand gegen die Aggression durch die Meeresatmosphäre von Seiten einer Struktur aus verstärktem Zementkonglomerat, zusammen mit den anderen Konditionen, durch die Verringerung der Menge des durch die Hydrolyse aus dem Hydrationsprozess des Zements freigesetzten Kalziumhydroxids und die Verringerung der Durchlässigkeit, sowohl die eigene, als auch die Strukturelle des Konglomerats, erhöht. Die bedeutendsten Beschädigungsphänomene stehen in Zusammenhang mit dem Verlust der Alkalität des Konglomerats und den Korrosionsprozessen der Armierung.

 

Materialien für die Rekonstruktion

Die Auswahl des am besten geeigneten Zementsystems für die Rekonstruktion und/oder die Verkleidung ist von fundamentaler Wichtigkeit. Die Beschädigungsmorphologie, vor allem dimensionaler Art, lenkt die ersten Auswahlkriterien. Die Dicke der Rekonstruktion, zum Beispiel, bestimmt die Auswahl zwischen einem gussfähigem (erhöhte Bereiche) und einem thixotropischen System (für geringere Dicke), auch je nach Höchstdurchmesser des Aggregats. Für die weiteren Eigenschaften müssen die Ursachen und Ursprungsmechanismen der Beschädigung und alle wesentlichen Leistungen chemischer, physikalischer und mechanischer Art berücksichtigt werden:

  • Durchlässigkeit.
  • Widerstand gegen Chloreintritt.
  • Widerstand gegen Schwefelangriff.
  • Elektrischer Widerstand.
  • Verringerte Kalziumhydroxidbildung (erhöhte superpuzzolansicher Kapazität).
  • Anhaften an den Unterlagen.
  • Erhöhte Mischungskohäsion (Anti-Ausschwemm-Fähigkeit).
  • Dimensionale Stabilität (Kontrollfunktion der Schrumpfung).
  • Korrektes Elastikmodul.
  • Verbundene, faserverstärkte Struktur mit einer günstigen Isotropie.

 

Die ermittelten Eigenschaften und Leistungen finden sich insbesondere in den im Folgenden aufgeführten Produkten, die auf der Technologie der faserverstärkten Zementverbundstoffe basieren und mit ultrafeinen reaktiven Fillern (Mikrosilikaten) ergänzt sind und eine sehr hohe Puzzolanität haben. GROUT CR, eines der Hauptprodukte in diesem Zusammenhang, ist ein anti-ausschwemmender Zementverbundmörtel, auf Basis von hochwiderständigem Zement, superpuzzolanem Filler, Siliceamineralischen Mikrofasern, ausgewählten Aggregaten, Anti-Schrumpfwirkstoffen und spezifischen Zusatzstoffen für die Konstruktion, die Reparatur und Schutzverkleidung von Hydraulikbauwerken, Meeres- und Unterwasserstrukturem, Artefakten mit Vorhandensein von chemisch-physikalischen aggressiven Wirkstoffen, ausschwemmendem Wasser, Meeres-, Industrie- und Gebirgsatmosphäre. Die gleichen Eigenschaften finden sich auch im thixotropischen Hochleistungsmörtel REPAR TIX HG.

 

 

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