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Title:
METHOD AND ARRANGEMENT FOR ASSESSING THE CORROSION AND PASSIVATION OF THE REINFORCEMENT WHILE TAKING INTO ACCOUNT THE MOISTURE IN REINFORCED CONCRETE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/091534
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for determining a state of corrosion and passivation on a steel concrete component (1), in which an inert measuring electrode (3) is arranged on the surface, an electrically conductive connection to a reinforcing steel (2) is established, into which an electrical test signal is fed. A negative cathode protection current (/fc) is fed into the measuring electrode (3). On the measuring electrode (3), a corrosion measurement signal (Sl, Sl') for determining the charges, which are transported by iron ions through the outer concrete layer (1.1), and a moisture measurement signal (S2, S2') for determining the moisture of the outer concrete layer (1.1) are simultaneously measured. The corrosion measurement signal (Sl, Sl ') is compared to a predetermined limit value, when the moisture measurement signal (S2, S2 ') indicates at least one minimum measurement moisture. The invention further relates to an arrangement for carrying out the method.

Inventors:
ARNDT RALF W (DE)
GATZ HANS-PETER (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/079329
Publication Date:
May 24, 2018
Filing Date:
November 15, 2017
Export Citation:
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Assignee:
FACHHOCHSCHULE ERFURT (DE)
International Classes:
G01N17/02; G01N33/38; G01N27/04; G01N27/20; G01N27/416
Domestic Patent References:
WO2014155348A12014-10-02
WO1993017323A11993-09-02
WO1997009603A11997-03-13
WO1997009603A11997-03-13
Foreign References:
DE102012108746A12013-04-04
DE102015203398A12016-08-25
DE102005031350A12007-01-11
KR20090012906A2009-02-04
US20120286804A12012-11-15
US20120242355A12012-09-27
US20120012470A12012-01-19
CH708249A22014-12-31
GB2224852A1990-05-16
DE2335419A11975-02-06
AT71224B1916-02-25
Other References:
ANDREAS BURKERT ET AL: "Detektion von Bewehrungsstahlkorrosion nach dem DGZfP - Merkblatt B 3 zur elektrochemischen Potentialfeldmessung", 1 March 2011 (2011-03-01), XP055434290, Retrieved from the Internet [retrieved on 20171212]
Attorney, Agent or Firm:
LIEDTKE & PARTNER (DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Verfahren zur Beurteilung des Korrosionszustands und zur Bestimmung des Passivierungsvermögens einer Passivierungsschicht (2.1) um einen Bewehrungsstahl (2) eines Stahlbetonbauteils (1),

dadurch gekennzeichnet, dass

eine inerte Messelektrode (3) auf der Oberfläche des Stahlbetonbauteils (1) angeordnet wird,

- mittels eines Bewehrungsanschlusses (5) eine elektrisch leitende Verbindung zu einem von dem Stahlbetonbauteil (1) umschlossenen Bewehrungsstahl (2) hergestellt wird,

ein elektrisches Prüfsignal mittels einer Prüfsignalquelle (8) umfassend eine erste Konstantspannungsquelle (8.1) und eine Schaltvorrichtung (8.2) in den kontaktierten Bewehrungsstahl (2) eingespeist wird,

in die Messelektrode (3) aus einer zweiten Konstantspannungsquelle (9.1) mit einer konstanten Kathodenschutzspannung (UK ) über einen Ohmschen Vorwiderstand (9.2, 9.2') ein negativer Kathodenschutzstrom (IK) eingespeist wird,

an der Messelektrode (3) simultan

ein Korrosionsmesssignal (S 1 , S 1 ') zur Bestimmung der Ladungen, die von Eisenionen durch die äußere Betonschicht (1.1) transportiert werden, und

ein Feuchtemesssignal (S2, S2') zur Bestimmung der Feuchte der äußeren Betonschicht (1.1)

gemessen werden und

das Korrosionsmesssignal (S 1 , S 1 ') mit mindestens einem vorbestimmten Grenzwert verglichen wird, wenn das Feuchtemesssignal (S2, S2') mindestens eine minimale Messfeuchte anzeigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass der in die Messelektrode (3) eingespeiste Ka- thodenschutzstrom (IK) als Schutzstrommesssignal (S3, S3') gemessen wird und daraus die benötigte Fremdelektronenzufuhr zur Verhinderung der anodischen und kathodischen Teilprozesse der Korrosion des Bewehrungsstahls (2) ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die von der zweiten Konstantspannungsquel- le (9.1) zur Einspeisung des Kathodenschutzstroms (IK) abgegebene konstante Kathodenschutzspannung (UK ) minus 400 Millivolt beträgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Prüfsignal ein Rechtecksignal mit einem oberen Spannungswert von 400 Millivolt, einem unteren Spannungswert von 0 Millivolt und einer Periodenlänge von 0,1 Sekunde ist.

5. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend

eine für die Anordnung auf der Oberfläche eines Stahlbetonbauteils (1) vorgesehene inerte Messelektrode (3),

eine für die elektrische Verbindung mit einem Bewehrungsstahl (2) in dem Stahlbetonbauteil (1) vorgesehenen Bewehrungsanschluss (5), eine für die Erzeugung und Einspeisung eines Prüfsignals in den Bewehrungsanschluss (5) vorgesehene Prüfsignalquelle (8),

eine für die Erzeugung und Einspeisung eines Kathodenschutzstroms (IK) in die Messelektrode (3) vorgesehene Kathodenschutzstromquelle (9) umfassend die zweite Konstantspannungsquelle (9.1) und mindestens einen mit der zweiten Konstantspannungsquelle (9.1) verbindbaren Ohmschen Vorwiderstand (9.2, 9.2'),

eine Messvorrichtung (6) zur simultanen Erfassung von

einem Korrosionsmesssignal (S 1 , S 1 ') zur Messung von Ladungen von Ionen, die an der Messelektrode (3) aufgesammelt werden, einem Feuchtemesssignal (S2, S2') zur Messung einer Kapazität eines aus der Messelektrode (3), einem der Messelektrode (3) gegenüberliegenden Abschnitt des Bewehrungsstahls (2), der diesen Abschnitt umgebenden Passivierungsschicht (2.1) und äußeren Betonschicht (1.1) gebildeten Messfelds und

einem in die Messelektrode (3) von der Kathodenschutzstromquelle (9) eingespeisten Kathodenschutzstrom (IK)

- und eine Auswerteeinheit (7) zur Auswertung der mit der Messvorrichtung (6) erfassten Messsignale (Sl, S2, S3, Sl ', S2', S3').

6. Anordnung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kathodenschutzstromquelle (9) als Reihenschaltung einer belastbaren Konstantspannungsquelle und eines wählbaren Vorwiderstands (9.2) oder Potentiometers (9.2') ausgebildet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die inerte Messelektrode (3) aus Graphit gefertigt ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (6) mindestens einen Analog-Digital- Wandler umfasst und digitale Messsignale (Sl, S2, S3, Sl ', S2', S3') ausgibt.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfsignalquelle (8) und/oder die Kathodenschutzstromquelle (9) batteriegespeist sind/ist.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine für die Anzeige digitaler Messsignale (Sl, S2, S3, Sl ', S2', S3') vorgesehene Anzeigevorrichtung, einen für die Speicherung digitaler Messsignale (Sl, S2, S3, Sl ', S2', S3') vor- gesehenen Datenspeicher sowie eine für die Übertragung digitaler Messsignale (Sl, S2, S3, Sl ', S2', S3') mittels eines Fernmeldeprotokolls vorgesehene Übertragungsvorrichtung umfasst.

Description:
Verfahren und Anordnung zur Beurteilung der Korrosion und Passivierung der Bewehrung unter Berücksichtigung der Feuchte in bewehrtem Beton

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Beurteilung stahlbewehrter Betonbauteile hinsichtlich der Korrosion und Passivierung der Bewehrung unter Berücksichtigung der Feuchte.

Die Metall- und hier insbesondere die Stahlkorrosion ist ein häufig zu beobachtendes Problem, das weitreichende Schäden hervorruft und indirekte und direkte Kosten in allen Industriebereichen verursacht. Dies gilt insbesondere auch für den Bereich der Bewehrungskorrosion im Stahlbetonbau.

Bei Neubauten ist der Betonstahl in der Regel durch eine umgebende Passivie- rungsschicht vor Korrosion geschützt oder passiviert. Diese Passivierungsschicht wird durch die hohe Alkalität der Porenlösung als eine sehr dünne aber praktisch porenfreie Schicht um den Betonstahl gebildet. Die Passivierungsschicht verhindert oder hemmt das Vordringen oxidierender Ionen bis zum Bewehrungsstahl. Durch die Verringerung des pH- Wertes, z. B. durch Karbonatisierung oder insbesondere durch das Eindringen von Chloriden, wird das Passivierungsvermögen dieser Passivierungsschicht vermindert und die Passivierungsschicht schließlich zerstört. Dadurch geht der Korrosionsschutz für den Betonstahl verloren. Zum Auffinden korrodierter und korrodierender Bewehrung in Stahlbeton, von Korrosionsfolgeschäden und der Korrosionsneigung von Stahlbeton stehen verschiedene zerstörungsfreie und zerstörungsarme Verfahren mit begrenzter Aussagekraft zur Verfügung, beispielsweise das Ultraschall-Echo-Verfahren, das Impakt-Echo- Verfahren, Verfahren mittels Mikrowellen, induktiv und/oder kapazitiv messende Verfahren, thermografische Verfahren sowie radiografische Verfahren.

Aus dem Stand der Technik ferner bekannt sind elektrochemische Verfahren wie das elektrochemische Potentialmessverfahren, bei dem eine elektrische Spannung zwischen einem kontaktierten innenliegenden Bewehrungsstahl und der Außenfläche eines stahlbewerten Betonbauteils gemessen wird, welche bei vorliegender Korrosion typischerweise stärker negative Werte aufweist als bei vorliegender Passivierung des kontaktierten Bewehrungsstahls, aber mit großer Grauzone und nennenswerter Unsicherheit.

Das Dokument US 2012/0012470 AI beschreibt eine Anordnung mit einem Tast- kopf, der zur Abtastung einer Oberfläche eines Betonbauteils vorgesehen ist. Die Anordnung umfasst einen Funktionsgenerator zur Einspeisung eines Stroms in das Betonbauteil über den Tastkopf. Der Funktionsgenerator ist als Referenz für eine Potentialmessung an einem Bewehrungsstahl in dem Betonbauteil ausgebildet. Die Anordnung kann ferner eine Strommessvorrichtung zur Messung des Stroms durch den Tastkopf umfassen.

Das Dokument CH 708 249 A2 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der passivierenden Eigenschaften einer Metalloberfläche in einem Elektrolyten. Das Verfahren basiert auf der Gleichrichtung eines Wechselstroms, welcher durch die Metalloberfläche in den Elektrolyten übertritt. Das Vorzeichen sowie die Größe der Veränderung der Gleichspannung sowie des Gleichstroms zwischen der Metalloberfläche und einer Elektrode ermöglichen einen Rückschluss auf das Vorhandensein von passivierenden Bedingungen und damit auf das Korrosionsverhalten.

Das Dokument GB 2 224 852 A beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung der Korrosionsrate in einem Betonbauteil mit einem eingeschlossenen Bewehrungsmaterial. Das Bewehrungsmaterial und der Beton bilden eine Korrosionshalbzelle. Das Bewehrungsmaterial ist über ein Strommessgerät mit einem Tastkopf verbunden, der eine erste ringförmige Oberfläche aufweist, welche mit einem Wasser aufnehmendem Material, beispielsweise einem

Schwamm, bezogen ist. Der Schwamm wird angefeuchtet und über die Oberfläche des Betonbauteils bewegt, wobei der Strom durch den Tastkopf kontinuierlich oder in diskreten Zeitabständen gemessen wird. Der Spannungsunterschied zwi- sehen einer der ersten ringförmigen Oberfläche gegenüberliegend angeordneten zweiten ringförmigen Oberfläche, welche ebenfalls mit einem Wasser aufnehmendem Material bezogen ist, und dem Bewehrungsmaterial wird ermittelt.

Die Offenlegungsschrift DE000002335419 AI beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Korrosion oder Korrosionsgefährdung von Stahlarmierungen in Betonteilen wie Wänden, Decken und dergleichen, wobei in einem Messbereich zwischen der Stahlarmierung und der Oberfläche des Betonteils mit Hilfe einer auf die Oberfläche des Betonteils aufgesetzten, als Kathode dienenden Elektrode und einer direkt an die Stahlarmierung angeschlossene Stromzuführung eine galvanische Zelle aufgebaut und mit einem konstanten Gleichstrom belastet wird, wobei die Stahlarmierung als Anode geschaltet ist, und der Potentialverlauf der Stahlarmierung gegenüber einer Bezugselektrode über einen kurz vor Einschalten des Stroms beginnenden Zeitabschnitt registriert wird.

Das Dokument WO 97/09603 beschreibt eine Elektrodenanordnung zur Bestimmung der Korrosionsrate in bewehrtem Beton mittels galvanostatischer Pulse, umfassend eine aktive, stromdichte-gesteuerte Gegenelektrode und eine zugeordnete Rückkopplungselektrode. Auf der Außenfläche ist eine umschließende Justierelektrode mit zugeordneter Rückkopplung angeordnet. Mittels einer Schaltung wird der in die Elektroden eingespeiste Strom so gesteuert, dass an der Gegenelektrode und an der Justierelektrode die gleiche Stromdichte wirkt.

Das Dokument AT 71 224 B beschreibt ein Verfahren zur kontinuierlichen oder zeitdiskreten Überwachung der Wirksamkeit von Reparaturen an bewehrten Betonbauteilen, welche durch Korrosion des Bewehrungsmaterials beschädigt wurden. Es wird eine Serie punktueller Messungen des elektrischen Potentials des Bewehrungsmaterials gegenüber einer ersten Referenzelektrode erfasst, indem auf der Oberfläche des Betonbauteils die erste Referenzelektrode verschoben wird. Ferner wird in die Betonmasse unter einer Oberflächenzone eine zweite Referenzelektrode aus Blei implantiert. Es wird das elektrische Potenzial der zweiten Re- ferenzelektrode gegenüber dem Bewehrungsmaterial ermittelt und dessen zeitlicher Verlauf beobachtet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Beurteilung der Korrosion und des Passivierungsvermögens einer Passivierungsschicht an der Bewehrung in bewehrtem Beton anzugeben, mit dem eine zuverlässige Ortung von aktiver Korrosion, passiver Korrosion bei ungenügender Feuchte oder beginnender Korrosion bei ausreichender Feuchte sowie eine Charakterisierung gegenwärtigen und künftigen Passivierungsverhaltens der Bewehrung ermöglicht wird. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Beurteilung der Feuchte eines stahlbewehrten Betonbauteils anzugeben, um das real ablaufende Ionengeschehen zu beurteilen.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung zur Durchführung solcher Verfahren anzugeben.

Die Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Hinsichtlich der Anordnung wird die Erfindung durch die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei einem Verfahren zur Beurteilung des Korrosionszustands und zur Bestimmung des Passivierungsvermögens einer Passivierungsschicht einer Stahlbewehrung eines Stahlbetonbauteils wird eine inerte Messelektrode auf der Oberfläche des Stahlbetonbauteils angeordnet. Mittels eines Bewehrungsanschlusses wird eine elektrisch leitende Verbindung zu dem Bewehrungsstahl hergestellt, über die eine elektrische Prüfspannung eingespeist wird. Der Bewehrungsanschluss kann durch eine Kontaktöffnung in der äußeren Betonschicht zwischen dem Bewehrungsstahl und der Oberfläche des Stahlbetonbauteils eingebracht werden. Es ist möglich, eine solche Kontaktöffnung durch Aufbohren, Aufschlagen oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Abtragsverfahren in das Stahlbetonbauteil einzubringen. Ferner sind Stahlbetonbauteile herstellbar, bei denen eine solche Kontaktöffnung bereits vorgesehen ist.

An der Messelektrode wird ein Korrosionsmesssignal als Spannung zwischen der Messelektrode und dem den Bewehrungsstahl kontaktierenden Bewehrungsan- schluss gemessen. Das Korrosionsmesssignal wird durch die Ladungen bestimmt, welche die Passivierungsschicht durchbrechen können. Die Zahl der durch die Passivierungsschicht von Ionen transportierten Ladungen ist ein Maß für das Pas- sivierungsvermögen der Passivierungsschicht um den Bewehrungsstahl. Bei vermindertem Passivierungsvermögen weist die Passivierungsschicht eine Zahl von Imperfektionen oder Fehlstellen auf, welche für Ionen durchlässig sind. Dadurch wird eine große Zahl von Ladungen, korrespondierend zur Zahl von Ionen, beispielsweise Eisenionen, die durch die Passivierungsschicht hindurchtreten, gemessen. Bei ausreichendem Passivierungsvermögen ist dagegen diese Zahl von Ladungen sehr gering bis gering.

An der Messelektrode wird über einen Ohmschen Vorwiderstand eine negative Kathodenschutzspannung angelegt, die von einer als belastbare Konstantspan- nungsquelle ausgebildeten Kathodenschutzspannungsquelle erzeugt wird. Wird die Messelektrode auf das Stahlbetonbauteil aufgesetzt, so wird über den Ohmschen Vorwiderstand ein negativer Kathodenschutzstrom eingespeist. Dadurch wird der Verlauf des Korrosionsmesssignals, das durch den Ladungsdruck beziehungsweise den Druck frei beweglicher Ionen in der Passivierungsschicht um den Bewehrungsstahl generiert wird, stabilisiert. Der über den Ohmschen Vorwiderstand in die Messelektrode eingespeiste Kathodenschutzstrom wirkt dem Druck der frei beweglichen Ionen, insbesondere der aus dem Bewehrungsstahl durch den anodischen Teilprozess der Korrosion gelösten Eisenionen, entgegen. Dadurch wird eine geringe Belastung der Passivierungsschicht erzeugt, die einen festen Arbeitspunkt für die Messung der frei beweglichen Ionen definiert. Somit wird Driften oder Schwimmen von Messwerten des Korrosionsmesssignals vermieden und die Zuverlässigkeit der Messung verbessert. Der in die Messelektrode eingespeiste Kathodenschutzstrom ist somit eine wesentliche Grundlage für die Erfas- sung des Korrosionsmesssignals wie auch aller übrigen Messgrößen des Verfahrens.

Unter dem Einfluss des eingespeisten Kathodenschutzstroms wird ein asymptotisch abklingendes Korrosionsmesssignal gemessen, das einen maximalen Anfangswert am Beginn der Einspeisung des Kathodenschutzstroms aufweist. Dabei wirkt der Bewehrungsstahl mit der umgebenden Passivierungsschicht wie eine Elektrode eines Elektrolytkondensators. Das asymptotisch abklingende Korrosionsmesssignal wird durch den Aufladevorgang an diesem Elektrolytkondensator unter dem Einfluss des eingespeisten Kathodenschutzstroms bewirkt, wobei der maximale Anfangswert durch die Eigenschaften der Elektrolytkondensatorelektrode und des als Dielektrikum wirkenden Materials um den Bewehrungsstahl bestimmt wird. Somit kann der Anfangswert des Korrosionsmesssignals mit mindestens einem vorbestimmten Grenzwert verglichen werden, um das Passivierungs- vermögen der Passivierungsschicht zu bestimmen. Beispielsweise kann ein Anfangswert des Korrosionsmesssignals oberhalb eines vorbestimmten Grenzwerts als ausreichendes Passivierungsvermögen bewertet werden. Durch Vergleich mit mehreren vorbestimmten Grenzwerten können entsprechend Abstufungen in der Bewertung des Passivierungsvermögens vorgenommen werden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein vorbestimmter Grenzwert von null Millivolt verwendet. Liegt der Anfangswert des Korrosionsmesssignals oberhalb dieses bevorzugten Grenzwerts, wird der Korrosionszustand als aktive Korrosion und/oder fehlerhafte Passivierung bestimmt. Liegt der Anfangswert des Korrosionsmesssignals unterhalb dieses bevorzugten Grenzwerts, so wird keine aktive Korrosion und/oder ausreichende Passivierung ermittelt.

Die Stärke des Abfalls des Korrosionsmesssignals wird durch das Passivierungsvermögen der Passivierungsschicht bestimmt. Je steiler das Korrosionsmesssignal abfällt, desto weniger Fehlstellen oder Imperfektionen weist die Passivierungsschicht auf. Somit kann zusätzlich ein Maß für die Steilheit des Abfalls des Korrosionsmesssignals, beispielsweise der Abfall beziehungsweise der negative Anstieg einer Geraden durch den Anfangswert und einen zweiten Wert des Korrosi- onsmesssignals in einem vorbestimmten Zeitabstand vom Anfangswert oder die Zeitkonstante eines angefitteten exponentiellen Abfalls, für die Bewertung des Passivierungsvermögens der Passivierungsschicht herangezogen werden.

Der asymptotische Abfall des Korrosionsmesssignals wird von dem Ohmschen Vorwiderstand mitbestimmt, über den der Kathodenschutzstrom in die Elektrode eingespeist wird. Dieser Vorwiderstand kann in Abhängigkeit von der Messaufgabe unterschiedlich gewählt werden.

Simultan zum Korrosionsmesssignal wird ein Feuchtemesssignal gemessen, das die Feuchte in der Passivierungsschicht bestimmt. Nur bei ausreichender Feuchte in der Passivierungsschicht sind durch das Korrosionsmesssignal Unterschiede im Passivierungsvermögen erfassbar. Insbesondere verhindert eine zu geringe Feuchte den Transport von Ionen durch die Passivierungsschicht unabhängig vom tatsächlichen Passivierungsvermögen. Infolgedessen kann durch eine solche Messung fehlerhaft eine tatsächlich nicht vorhandene Passivierung als Pseudopassivie- rungsmessung vorgetäuscht werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Korrosionsmesssignal mit mindestens einem vorbestimmten Grenzwert verglichen, wenn das Feuchtemesssignal mindestens eine für eine zuverlässige Messung als ausreichend erkannte minimale Messfeuchte anzeigt. Auf diese Weise wird eine fehlerhafte Bestimmung und/oder Interpretation des Passivierungszustands der Passivierungsschicht bei einer für die Messung unzureichenden Feuchte der Passivierungsschicht vermieden.

Beispielsweise kann ein unzureichender Passivierungszustand dadurch ermittelt werden, dass das Korrosionsmesssignal beim Einschalten des Kathodenschutz- stroms und/oder beim Aufsetzen der Messelektrode einen positiven maximalen Anfangswert annimmt und dann in der Art einer abklingenden Exponentialfunktion abklingt. Ein unzureichender Passivierungszustand oder das Vorliegen von Korrosion des Bewehrungsstahls kann alternativ oder unterstützend auch durch Auswertung des Zeitverlaufs des Korrosionsmesssignals ermittelt werden. Bei- spielsweise kann die Zeitdauer, während der das Korrosionsmesssignal positiv ist, bestimmt werden, und/oder die Zeitkonstante der abklingenden Exponentialfunktion geschätzt werden und/oder der Anstieg beziehungsweise Abfall des Korrosionsmesssignals bestimmt werden. In vorteilhafter Weise ist damit eine genauere und zuverlässigere Messung des Korrosionszustands, des Passivierungszustands und des zu erwartenden Korrosionsverlaufs bei einem Stahlbetonbauteil möglich. Ferner ist es möglich, aus dem Amplitudenwert und dem asymptotischen Abklingen, das heißt dem Verlauf der Differenz zwischen Spitzenwert und der Asymptote, unter Berücksichtigung des eingespeisten Schutzstroms eine Aussage über den Passivierungszustand abzuleiten.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird der in die Messelektrode eingespeiste Kathodenschutzstrom als Schutzstrommesssignal gemessen. Dieser Ka- thodenschutzstrom ist ein Maß für die Fremdelektronenzufuhr, die zur Verhinderung der Teilprozesse der Korrosion des Bewehrungsstahls erforderlich ist.

Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise die erforderliche Stromstärke für einen Kathodenschutzstrom ermitteln, der den Passivierungszustand eines von Korrosion betroffenen oder bedrohten Stahlbetonbauteils fortwährend verbessert oder erhält. Auch lässt sich feststellen, ob ein kathodischer Schutzstrom noch sinnvoll eingesetzt werden kann oder ob andere Maßnahmen wie z. B. Reparatur nötig sind.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Kathodenschutzstrom über einen auswählbaren oder veränderbaren Ohmschen Vorwiderstand von einer belastbaren Spannungsquelle entnommen, die eine Kathodenschutzspannung von minus 400 Millivolt abgibt. Durch Veränderung dieses Ohmschen Vorwiderstands kann der eingespeiste Kathodenschutzstrom verändert werden, wobei eine Erhöhung der Stromstärke des negativen eingespeisten Kathodenschutzstroms in einer Verringerung des Korrosionsmesssignals resultiert. Somit lässt sich zu jedem Wert des Korrosionsmesssignals, der unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts liegt, beispielsweise zu jedem negativen Wert des Korrosionsmesssignals, eine Stromstärke des negativen eingespeisten Kathodenschutzstroms zuordnen. Je ge- ringer diese Stromstärke ist, umso besser ist das Passivierungsvermögen der Pas- sivierungsschicht ausgebildet. Somit lässt sich in vorteilhafter Weise aus der Messung des Kathodenschutzstroms eine weitere Aussage über die Qualität der Passi- vierungsschicht gewinnen. Beispielsweise lässt sich daraus die Porosität bzw. die innere Bindung der Passivierungsschicht, also die Durchsetzung mit Imperfektio- nen oder Fehlstellen, die für Ionen durchlässig sind, bestimmen.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Prüfspannung als ein Rechtecksignal mit einem oberen Spannungswert von 400 Millivolt während der aktiven oder High-Phase, einem unteren Spannungswert von 0 Millivolt während der inaktiven oder Low-Phase und einer Periodenlänge von 0,1 Sekunde ausgebildet. Mittels einer solchen rechteckförmigen Prüfspannung wird der Ladungsdruck beziehungsweise der Ionendruck, der auf die aus dem Bewehrungsstahl gelösten Eisenionen wirkt, konditioniert. Die Passivierungsschicht bewirkt eine Veränderung der Prüfspannung, insbesondere eine Verringerung der Amplitude, unter dem Gesichtspunkt der Feuchte. Die durch den Durchtritt durch die Passivierungsschicht verminderte Amplitude der Prüfspannung wird auch als Prüfsignal erfasst. Je höher die Feuchte der Passivierungsschicht ist, umso weniger wird die

Amplitude der Prüfspannung durch die Passivierungsschicht vermindert. Eine vollkommen trockene Passivierungsschicht kann näherungsweise als isolierend angesehen werden und verändert das Prüfsignal. Bei hoher Feuchte resultiert ein Prüfsignal, das bei oder geringfügig über 400 Millivolt liegt. Eine wassersatte Passivierungsschicht kann als guter elektrolytischer Leiter angesehen werden, vermindert die Amplitude der Prüfspannung somit nur gering, gefunden wird ein Prüfsignal, das bei oder geringfügig unter dem oberen Amplitudenwert der Prüfspannung von 400 Millivolt liegt. Eine Passivierungsschicht mit einer für die Auswertbarkeit des Korrosionsmesssignals ausreichenden Feuchte hat ein

Prüfsignal, das oberhalb von 385 Millivolt und bei oder unterhalb von 400 Millivolt liegt. Durch Vergleich des Prüfsignals mit einem vorbestimmten Prüfsignalgrenzwert von 385 Millivolt lässt sich somit prüfen, ob eine valides auswertbares Korrosionsmesssignal gemessen werden kann. In analoger Weise können andere vorbestimmte Prüfsignalgrenzwerte für andere obere Spannungswerte von recht- eckförmigen Prüfspannungen ermittelt werden. Zu beachten ist, dass oberhalb einer maximalen Prüfspannung ein elektrischer Durchbruch der Passivierungs- schicht vergleichbar mit dem elektrischen Durchbruch an einer in Sperrrichtung betriebenen Diode auftreten kann.

Eine Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens zur Bestimmung eines Korrosionszustands an einem Stahlbetonbauteil umfasst eine für die Anordnung auf der Oberfläche eines Stahlbetonbauteils vorgesehene inerte Messelektrode mit Koppelflüssigkeit, eine für die elektrische Verbindung mit einem Bewehrungsstahl in dem Stahlbetonbauteil vorgesehenen Bewehrungsanschluss, eine für die Erzeugung und Einspeisung eines Prüfsignals in den Bewehrungsanschluss vorgesehene Prüfsignalquelle, eine für die Einspeisung eines Kathodenschutzstroms in die Messelektrode vorgesehene Kathodenschutzstromquelle, eine Messvorrichtung sowie eine Auswerteeinheit.

Die Messvorrichtung ist so ausgebildet, dass ein Korrosionsmesssignal bestimmt wird, welches Ladungen von Ionen misst, die aus dem Bewehrungsstahl gelöst werden und durch eine äußere Stahl-Zementsteingrenzfläche treten und an der Messelektrode aufgesammelt werden. Vorrichtungen zur Messung von Ladungen von Ionen sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus Vorrichtungen zur Bestimmung eines pH - Werts über ein elektrochemisches Potenzial.

Die Messvorrichtung ist ferner so ausgebildet, dass simultan zum Wert des Korrosionsmesssignals ein Wert eines Feuchtemesssignals bestimmt wird. Das Korrosionsmesssignal wird durch die Kapazität eines Messfelds zwischen der Messelektrode und einem der Messelektrode gegenüberliegenden Abschnitt des Bewehrungsstahls bestimmt. Das Messfeld umfasst die Passivierungsschicht und die äußere Betonschicht, die den Bewehrungsstahl umgeben. Die Kapazität dieses Messfeldes lässt sich als Kapazität eines Elektrolytkondensators modellieren, wobei eine Elektrolytkondensatorelektrode durch den von der Passivierungsschicht umgebenen Bewehrungsstahl gebildet wird. Da dieser Elektrolytkondensator keinen Feuchteschutz aufweist, verändert die Feuchte im Bereich der Passivierungs- Schicht das Dielektrikum und somit auch die Kapazität des Elektrolytkondensators. Somit sind aus der Messung der Kapazität des Elektrolytkondensators Rückschlüsse auf die Feuchte im Bereich der Passivierungsschicht möglich. Vorrichtungen und Verfahren zur Messung der Kapazität von Elektrolytkondensatoren sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus handelsüblichen Digitalmultimetern.

Das Korrosionsmesssignal beschreibt die unterschiedlichen Zustände der Passivierungsschicht, die sich abhängig vom Passivierungsvermögen als Isolator oder als Isolator mit Fehlstellen oder als aktiver spannungserzeugender Eisenoxidati- onsvorgang beschreiben lässt.

Die Messvorrichtung ist ferner so ausgebildet, dass simultan zum Korrosionsmesssignal und zum Feuchtemesssignal ein Schutzstrommesssignal bestimmt wird, welches den von der Kathodenschutzstromquelle in die Messelektrode eingespeisten Kathodenschutzstrom misst. Vorrichtungen zur Messung eines Stroms sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus handelsüblichen Digitalmultimetern.

Die Auswerteeinheit ist mit der Messvorrichtung verbindbar und so ausgebildet, dass das Korrosionsmesssignal, das Feuchtemesssignal und das Schutzstrommesssignal auswertbar und optional grafisch darstellbar sind.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann der Korrosionszustand an einem Stahlbetonbauteil zuverlässig, schnell und mit geringem Aufwand ermittelt werden. Insbesondere kann mittels einer einzigen Anordnung ein stabiler Messwert bei unterschiedlichen Feuchtegraden eines untersuchten Stahlbetonbauteils gewonnen werden, da eine aus einem Mangel an Feuchtigkeit resultierende verminderte Ionenbeweglichkeit bestimmt und in der Auswertung des Korrosionsmesssignals berücksichtigt wird. Bei einer Ausführungsform der Anordnung ist die Messelektrode aus einem inerten Material, z. B. Graphit, gefertigt. Aus Graphit gefertigte Messelektroden sind chemisch so widerstandsfähig, dass sie mit guter Näherung als inert betrachtet werden können, und weisen eine sehr gute Leitfähigkeit auf. Sie sind zudem kostengünstig herstellbar.

Bei einer Ausführungsform der Anordnung umfasst die Messvorrichtung mindestens einen Analog-Digital- Wandler und gibt digitale Messsignale aus. Digitale Messsignale sind besonders einfach auswertbar.

Bei einer Ausführungsform der Anordnung werden digitale Messsignale über ein Fernmeldeprotokoll an mindestens ein Mobiltelefon übertragen. Als Fernmeldeprotokoll kann beispielsweise eine E-Mail oder ein Kurznachrichtendienst wie der short message Service (SMS) verwendet werden. In vorteilhafter Weise kann damit ein Prüfingenieur auch dann über Messungen informiert werden, wenn er nicht vor Ort ist.

Bei einer Ausführungsform der Anordnung sind/ist die Prüfsignalquelle und/oder die Kathodenschutzstromquelle batteriegespeist. In vorteilhafter Weise entfallen damit das Problem einer externen Referenz oder Bezugsmasse sowie das Problem eines Schutzleiters oder einer Erdung. Zudem ist eine solche Ausführungsform transportabel und unabhängig auch im Außenbereich oder auf Baustellen einsetzbar.

Bei einer Ausführungsform der Anordnung erfolgt die Batteriespeisung der Prüfsignalquelle und/oder der Kathodenschutzstromquelle mittels hochkapazitärer Akkumulatoren. In vorteilhafter Weise lässt sich dadurch bei geringem Gewicht und somit guter Transportierbarkeit der Anordnung eine ausreichend lange Betriebsdauer der Anordnung erzielen. Beispielsweise sind mit Akkumulatoren auf Lithiumbasis über 100 Betriebsstunden erzielbar. Bei einer Ausführungsform der Anordnung ist die Auswerteeinheit als Notebook oder als Netbook ausgebildet. Für Notebooks oder Netbooks lassen sich im Vergleich beispielsweise zu einem Digitalen Signalprozessor mit geringem Aufwand Programme zur Auswertung von Messsignalen entwickeln oder verfügbare, handelsübliche Programme anpassen. Zudem sind Notebooks oder Netbooks leicht transportierbar und können über einen für eine Messung ausreichend langen Zeitraum unabhängig vom elektrischen Netz betrieben werden. Ferner weisen Notebooks standardisierte Ausgänge, beispielsweise Universal Serial Bus (USB) Ausgänge, auf, mit denen elektrische Messvorrichtungen, beispielsweise Konstant- spannungsquellen oder Messvorrichtungen in der Art von Digitalmultimetern, ohne nennenswerte Beeinträchtigung der Betriebsdauer eines Notebooks gespeist werden können.

Bei einer Ausführungsform umfasst die Anordnung eine Anzeigevorrichtung, die für die Anzeige digitaler Messsignale vorgesehen ist. Eine solche Anzeigevorrichtung kann durch ein Display und einen Computer gebildet sein, auf dem ein handelsübliches Computerprogramm zur Darstellung von Messwerten abläuft. Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise das Computerprogramm RealView der Firma ABACOM-lngenieurgesellschaft GbR für die Darstellung von Messwerten bekannt.

Bei einer Ausführungsform umfasst die Anordnung einen Datenspeicher, der für die Speicherung digitaler Messsignale vorgesehen ist. Datenspeicher für digitale Messsignale sind aus dem Stand der Technik beispielsweise als magnetische Festplatten oder als als Solid-State-Disk (SSD) bezeichnete Halbleiterspeicher bekannt.

Bei einer Ausführungsform umfasst die Anordnung eine Übertragungsvorrichtung, die für die Übertragung digitaler Messsignale mittels eines Fernmeldeprotokolls an mindestens ein Mobiltelefon vorgesehen ist. Solche Übertragungsvorrichtungen sind aus dem Stand der Technik beispielsweise als Modems für die Übertragung von Mobilfunkprotokollen wie Long Term Evolution (LTE) oder Long Term Evolution Advanced (LTE Advanced) bekannt. In vorteilhafter Weise können damit das erfasste Korrosionsmesssignal und das erfasste Feuchtemesssignal unabhängig vom Messort übertragen und ausgewertet werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Darin zeigen:

Figur 1 schematisch ein Stahlbetonbauteil mit kontaktiertem

Bewehrungsstahl und Messelektrode,

Figur 2 schematisch den Aufbau einer Prüfsignalquelle,

Figur 3 und Figur 4 schematisch den Aufbau einer Kathodenschutzstrom- quelle sowie

Figur 5 schematisch einen Messschrieb mit Zeitverlauf eines

Korrosionsmesssignals, eines Feuchtemesssignals und eines Schutzstrommesssignals.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt schematisch ein Stahlbetonbauteil 1, in welchem ein Bewehrungsstahl 2 umschlossen ist, der sich entlang einer Längsrichtung des Stahlbetonbauteils 1 erstreckt. Auf der äußeren Oberfläche des Stahlbetonbauteils 1 ist eine inerte Messelektrode 3 angeordnet. Die Messelektrode 3 kann beispielsweise aus Graphit gefertigt sein. Die Messelektrode 3 kann ortsfest, beispielsweise als Stabelektrode, oder auch ortsbeweglich, beispielsweise als Radelektrode, ausgebildet sein. An der Grenzfläche zwischen dem Bewehrungsstahl 2 und der äußeren Betonschicht 1.1 ist eine im Vergleich zur äußeren Betonschicht 1.1 sehr dünne, aber bei gutem Passivierungsvermögen praktisch porenfreie Passivierungsschicht 2.1 ausgebildet. Eine intakte Passivierungsschicht 2.1 mit gutem Passivierungsvermögen bewirkt den Korrosionsschutz für den Bewehrungsstahl 2, indem sie die Diffusion von Ionen und somit den anodischen und kathodischen Teilprozess der Korrosion verhindert oder stark mindert.

In Längsrichtung des Stahlbetonbauteils 1 und zur Messelektrode 3 beabstandet ist in das Stahlbetonbauteil 1 eine Kontaktöffnung 4 eingebracht, in der eine äußere Betonschicht 1.1 so weit abgetragen ist, dass der Bewehrungsstahl 2 zugänglich ist. Eine Kontaktöffnung 4 kann zerstörungsarm und mit geringem Durchmesser beispielsweise durch Aufbohren oder örtlich begrenztes Aufschlagen der äußeren Betonschicht 1.1 hergestellt werden. Mittels eines in der Kontaktöffnung 4 angeordneten elektrisch leitfähigen Bewehrungsanschluss 5 ist der Bewehrungsstahl 2 elektrisch angekoppelt. Alternativ zum Einbringen einer Kontaktöffnung 4 kann das Stahlbetonbauteil 1 einen nach außen geführten, elektrisch mit dem innenliegenden Bewehrungsstahl 2 verbundenen Kontaktzugang aufweisen, an welchem der Bewehrungsanschluss 5 angekoppelt wird.

Eine Messvorrichtung 6 ist elektrisch zwischen dem Bewehrungsanschluss 5 einerseits und der Messelektrode 3 andererseits angeschlossen. Die Messvorrichtung 6 ermittelt in einer nachfolgend noch genauer beschriebenen Weise Messsignale Sl, S2, S3, Sl ', S2\ S3'.

Die Messvorrichtung 6 ist mit einer Auswerteeinheit 7 so verbunden, dass die von der Messvorrichtung 6 bereitgestellten Messsignale Sl, S2, S3, Sl ', S2', S3' auf der Auswerteeinheit 7 als digitale, also zeitabgetastete und amplitudendiskretisier- te Werte verfügbar sind. Alternativ können die Messwerte auch von der Messvorrichtung 6 über ein Fernmeldeprotokoll, beispielsweise per E-Mail oder Kurznachricht, an ein Mobiltelefon versendet werden. Beispielsweise kann die Auswerteeinheit 7 als Rechner, als Notebook oder als Netbook ausgebildet sein, an welchem über einen Universal Serial Bus (USB) Anschluss ein Analog - Digital - Wandler angeschlossen ist. Mittels eines solchen Analog - Digital - Wandlers kann ein analoger Messwert eines Messsignals S 1 , S2, S3, Sl ', S2', S3', der von der Messvorrichtung 6 bereitgestellt wird, in ein digitales Signal umgewandelt werden, das von einem Auswerteprogramm auf der Auswerteeinheit 7 auswertbar ist. Als Auswerteprogramm kann für eine als Rechner, Notebook oder Netbook ausgebildete Auswerteeinheit 7 beispielsweise das kommerziell erhältliche Programm„Realview" der Firma Abacom verwendet werden. Als Auswerteprogramm sind aber auch andere Programme oder Software-Produkte verwendbar, mit denen digitale Signale erfasst, deren Zeitverlauf grafisch dargestellt und solche digitalen Signale gespeichert werden können.

Mit dem Bewehrungsanschluss 5 ist ferner eine Prüfsignalquelle 8 elektrisch verbunden, die ein elektrisches Prüfsignal in den Bewehrungsstahl 2 einspeist. Der Aufbau der Prüfsignalquelle 8 wird nachfolgend anhand der Figur 2 genauer erläutert.

Die Prüfsignalquelle 8 umfasst eine erste Konstantspannungsquelle 8.1, einen elektronisch schaltbaren Schalter 8.2, einen Rechtecksignalgenerator 8.3, einen Pull-Down- Widerstand 8.4 und einen Operationsverstärker 8.5. Die erste Konstantspannungsquelle 8.1 gibt eine konstante Spannung U p von vorzugsweise 400 Millivolt ab und ist über den elektronisch schaltbaren Schalter 8.2 mit dem nicht- invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 8.5 verbunden. Der elektronisch schaltbare Schalter 8.2 wird über ein Rechteck-Signal betätigt, das von der Rechtecksignalquelle 8.3 generiert wird. Vorzugsweise weist das Rechtecksignal eine Frequenz von 10 Hertz, also eine Periodenlänge von 100 Millisekunden, auf.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 8.5 ist auf den invertierenden Eingang zurückgeführt, so dass der Operationsverstärker 8.5 als Impedanzwandler arbeitet. Damit wird erreicht, dass das Prüfsignal am Ausgang 8.6 der Prüfsignalquelle 8 belastungsunabhängig die an der ersten Konstantspannungsquelle 8.1 eingestellte Prüfspannung U p abgibt. Zur Erzielung größerer Prüfspannungen U p und/oder einer größeren Belastbarkeit mit einem Ausgangsstrom kann der Ausgang des Operationsverstärkers einem Kleinleistungsverstärker zugeführt werden. Klein- leistungsverstärker sind aus dem Stand der Technik bekannt.

Der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers 8.5 ist über einen Pull- Down- Widerstand 8.4 auf Masse gelegt. Vorzugsweise hat der Pull-Down- Widerstand 8.4 einen Pull-Down- Widerstandswert R PD von 1 Megaohm. Der Pull-Down- Widerstand 8.4 bewirkt, dass der nicht-invertierende Eingang und somit auch der Ausgang des Operationsverstärkers 8.5 sicher auf Massepotential liegen, wenn der elektronisch schaltbare Schalter 8.2 geöffnet ist.

Somit erzeugt die Prüfsignalquelle 8 am Ausgang 8.6 ein Rechteck-Prüfsignal mit einem Maximalwert von belastungsunabhängig 400 Millivolt und einem Minimalwert von 0 Millivolt und einer Frequenz von 10 Hertz. Dieses Prüfsignal durchquert die Grenz- beziehungsweise Passivierungsschicht 2.1 zwischen dem Bewehrungsstahl 2 und dem Beton der äußeren Betonschicht 1.1 des Stahlbetonbauteils 1 in charakteristischer Weise bis zur Messelektrode 3 auf der Oberfläche des Stahlbetonbauteils 1.

Mit der Messelektrode 3 ist ferner eine Kathodenschutzstromquelle 9 elektrisch verbunden, die einen Kathodenschutzstrom in die Messelektrode 3 einspeist. Der Aufbau der Kathodenschutzstromquelle 9 wird nachfolgend anhand der Figur 3 genauer erklärt.

Die Kathodenschutzstromquelle 9 umfasst eine zweite Konstantspannungsquel- le 9.1 , die mit jeweils einem ersten Ende von mindestens zwei Vorwiderständen 9.2 mit unterschiedlichen Widerstandswerten verbunden ist. Die zweite Kon- stantspannungsquelle 9.1 gibt eine Konstantspannung U K von vorzugsweise minus 400 Millivolt ab. Die Kathodenschutzstromquelle 9 umfasst ferner einen Auswahlschalter 9.3, der den Ausgang 9.4 wählbar mit dem zweiten Ende genau eines Vorwiderstandes 9.2 verbindet. Somit ist der Ausgang 9.4 der Kathodenschutz - stromquelle 9 mit einem wählbaren Ohmschen Widerstand mit der zweiten Kon- stantspannungsquelle 9.1 verbindbar. Wird dieser Ausgang 9.4 mit der Messelektrode 3 auf einem Stahlbetonbauteil 1 verbunden, das eine ausreichende Feuchtigkeit für einen Ionentransport aufweist, so kann mittels des wählbaren Vorwiderstands 9.2 eine durch die Messelektrode 3 getriebene Stromstärke eingestellt werden. Die Kathodenschutzstromquelle 9 wirkt somit näherungsweise als Stromquelle mit einer über den Vorwiderstand 9.2 einstellbaren Stromstärke.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsform einer Kathodenschutzstromquelle 9, bei der der Konstantspannungsquelle 9.1 ein Vorwiderstand 9.2 vorgeschaltet wird, der sich aus der Reihenschaltung eines Potentiometers 9.2' mit einem festen Vorwiderstand 9.2 ergibt. Somit ist bei dieser Ausführungsform ein Gesamt- Vorwiderstand über einem Bereich von Widerstandswerten kontinuierlich einstellbar.

Ist die Messelektrode 3 oberhalb einer aktiven Korrosionsstelle 10 am Bewehrungsstahl 2 angeordnet, so greift der von der Kathodenschutzsstromquelle 9 in die Messelektrode 3 eingespeiste, durch Wahl des Vorwiderstands 9.2 einstellbare Kathodenschutzstrom I K aktiv in den Korrosionsvorgang ein und beeinflusst somit das Korrosionsmesssignal, sofern die äußere Betonschicht 1.1 eine hierfür ausreichende minimale Messfeuchtigkeit und somit Leitfähigkeit aufweist. Der Kathodenschutzstrom I K beeinflusst dabei die Beweglichkeit der Ionen, insbesondere der Eisenionen sowie der Eisenhydroxidionen, im Bereich der Passivierungs- schicht 2.1 in gleicher Weise wie eine Verringerung der Feuchtigkeit in der Passi- vierungsschicht 2.1.

Durch Verstellung des Kathodenschutzstroms I K , der von der Kathodenschutzstromquelle 9 abgegeben wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren daher geeignet, unterschiedliche Feuchtigkeitsgrade von untersuchten Stahlbetonbauteilen 1 zu kompensieren und somit feuchtigkeitsunabhängig vergleichbare Messwerte zu erfassen, solange eine gewisse, für eine minimale Leitfähigkeit der äußeren Be- tonschicht 1.1 und der Passivierungsschicht 2.1 unabdingbare minimale Messfeuchtigkeit gegeben ist. Eine solche Mindestfeuchtigkeit lässt sich durch eine aus dem Stand der Technik bekannte Befeuchtung der Oberfläche des Stahlbetonbauteils 1 stets erzielen, so dass das Verfahren im Prinzip universell einsetzbar ist.

Bei Anwendung an einem Stahlbetonbauteil 1 mit unbekannter Feuchte wird der von der Kathodenschutzstromquelle 9 abgegebene Kathodenschutzstrom I K so eingestellt, dass eine vorbestimmte Ionenbeweglichkeit erzielt wird, die einem vorbestimmten nominalen Referenzfeuchtigkeitsbereich entspricht. Die erzielte Ionenbeweglichkeit kann aus dem Messsignal S2 abgelesen werden, welches von der Messvorrichtung 6 gewonnen wird. Der für die Einstellung der vorbestimmten Ionenbeweglichkeit notwendige Kathodenschutzstrom I K ist dann zugleich ein Maß für die tatsächlich vorliegende Feuchte des Stahlbetonbauteils 1.

Nachfolgend wird anhand eines in Figur 5 schematisch dargestellten Messschriebs 11 die Gewinnung der Messsignale S 1 , S2 und S3 genauer erklärt. Der Messschrieb 11 stellt entlang einer Zeitachse t eine erste Messdauer T mit Messsignalen Sl, S2 und S3 sowie eine zweite Messdauer mit Messsignalen Sl ', S2' und S3' dar. Die erste Messdauer T entspricht einer Messung an einem Stahlbetonbauteil 1 mit vorliegender Korrosion, also mit unzureichender Passivierung. Die zweite Messdauer T" entspricht einer Messung an einem Stahlbetonbauteil 1 ohne Korrosion, also mit ausreichender Passivierung.

Das Korrosionsmesssignal S 1 , S 1 ' bewertet den Korrosions- beziehungsweise Passivierungszustand des unterhalb der Messelektrode 3 befindlichen Bewehrungsstahls 2 anhand einer gemessenen Ladung. Liegt ein Abschnitt des Korrosionsmesssignals Sl, Sl ' zu Beginn einer Messdauer T, T' im positiven Spannungsbereich, so liegt Korrosion beziehungsweise unzureichende Passivierung vor. Dies ist beim Korrosionsmesssignal Sl im Bereich der ersten Messdauer T der Fall. Liegt ein Abschnitt des Korrosionsmesssignals Sl, Sl ' zu Beginn einer Messdauer T, T' im negativen Spannungsbereich, so liegt ausreichende Passivierung vor. Dies ist beim Korrosionsmesssignal S 1 ' im Bereich der zweiten Mess- dauer T' der Fall. Der Passivierungszustand lässt sich ferner am zeitlichen Verlauf des Korrosionsmesssignals Sl, Sl ', beispielsweise am Anstieg beziehungsweise am Abfall des Korrosionsmesssignals Sl, Sl ', bewerten.

Eine gute Passivierung stellt eine Barriere für den Durchtritt von Eisenionen dar. Bei der Erfassung des Korrosionsmesssignals Sl, Sl ' werden mittels der Messvorrichtung 6 die elektrischen Ladungen von Eisenionen erfasst, die die Passivierungsschicht 2.1 durchtreten. Diese Ladungen bilden eine vergesellschaftete Größe mit den Eisenionen. Treten viele Eisenionen durch die Passivierungsschicht 2.1 und anschließend durch die äußere Betonschicht 1.1, so werden auch viele Ladungen frei. Die Messung der Ladungen erfolgt nach dem aus dem Stand der Technik bekannten Prinzip der Messung eines pH- Wertes indirekt durch Messung einer Spannung an der inerten Messelektrode 3. Das Korrosionsmesssignal Sl, Sl ' gibt die gemessene Spannung an, die ein Maß für die Zahl der Ladungen und somit für die Zahl der Eisenionen ist, die die Passivierungsschicht 2.1 und die äußere Betonschicht 1.1 durchtreten und von der Messelektrode 3 aufgesammelt werden.

Der Messschrieb 11 stellt ferner das Feuchtemesssignal S2, S2' dar. Die Grenzfläche der Passivierungsschicht 2.1 zur Betonschicht 1.1 wirkt auch als Dielektrikum zwischen einer ersten Elektrode, die von der inerten Messelektrode 3 gebildet wird, und einer zweiten Elektrode, die vom Bewehrungsstahl 2 gebildet wird. Somit lässt sich die Gesamtheit aus der Messelektrode 3, der Passivierungsschicht 2.1, der äußeren Betonschicht 1.1 sowie dem über den Bewehrungsan- schluss 5 kontaktierten Bewehrungsstahl 2 als Elektrolytkondensator modellieren, dessen Kapazität von der Feuchte in der Betonschicht 1.1, insbesondere von der Feuchte in der Passivierungsschicht um den Bewehrungsstahl 2, abhängt. Das Feuchtemesssignal S2, S2' entspricht der Messung der Kapazität eines Elektrolytkondensators, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist und beispielsweise in handelsüblichen Digitalmultimetern angewendet wird. Das Feuchtemesssignal S2, S2' gibt an, ob die Feuchte in der Betonschicht 1.1 für eine zuverlässige Messung des Korrosions- beziehungsweise Passivierungszustands des Stahlbeton- bauteils 1 ausreicht. Beispielsweise kann eine für die Bewertung des Korrosionsmesssignals ausreichende Feuchte dann angenommen werden, wenn bei einer von der ersten Konstantspannungsquelle 8.1 der Prüfsignalquelle 8 abgegebenen Prüfspannung von +400 Millivolt ein Feuchtemesssignal S2, S2' von mindestens +385 Millivolt gemessen wird. Besonders bevorzugt wird eine für die Bewertung des Korrosionsmesssignals ausreichende Feuchte dann angenommen, wenn ein Feuchtemesssignal S2, S2' von mindestens + 390 Millivolt gemessen wird. Somit kann bei unzureichender Feuchte das Stahlbetonbauteil 1 befeuchtet, beispielsweise mit Wasser besprüht werden. Nach einer kurzen Wartezeit ist das äußerlich aufgebrachte Wasser in die äußere Betonschicht 1.1 und weiter bis in die Passivie- rungsschicht 2.1 eingedrungen und es kann eine erneute Messung durchgeführt werden. Dieser Vorgang wird, falls erforderlich, wiederholt, bis eine zuverlässige Messung mit ausreichender Feuchte durchgeführt werden kann.

Ferner stellt der Messschrieb 11 das Schutzstrommesssignal S3, S3' dar, das den von der Kathodenschutzstromquelle 9 eingespeisten Kathodenschutzstrom I K angibt. Verfahren zur Strommessung sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise in handelsüblichen Digitalmultimetern eingesetzt. Das Schutzstrommesssignal S3, S3' gibt an, welche Fremdelektronenzufuhr zur Verhinderung der anodischen und kathodischen Teilprozesse der Korrosion und somit zur Förderung der Passivierung benötigt wird. Somit kann ein Bauwerk durch Einspeisung eines dem Fremdelektronenbedarf entsprechenden Kathodenschutz - stroms I K gegen fortschreitende Korrosion geschützt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

Stahlbetonbauteil

.1 äußere Betonschicht

Bewehrungsstahl

.1 Passivierungsschicht

Messelektrode

Kontaktöffnung

Bewehrungsanschluss

Messvorrichtung

Auswerteeinheit

Prüfsignalquelle

.1 erste Konstantspannungsquelle

.2 elektronisch schaltbarer Schalter

.3 Rechtecksignalgenerator

.4 Pull-Down- Widerstand

.5 Operationsverstärker

.6 Ausgang

Kathodenschutzstromquelle

.1 zweite Konstantspannungsquelle

.2 Vorwiderstände

9.2' Potentiometer

9.3 Auswahlschalter

9.4 Ausgang

10 aktive Korrosionsstelle

11 Messschrieb

U p Prüfspannung

U K Konstantspannung Kathodenschutzstrom

Pull-Down- Widerstandswert si, sr Korrosionsmesssignal, Messsignal

S2, S2' Feuchtemesssignal, Messsignal

S3, S3' Schutzstrommesssignal, Messsignal

T erste Messdauer

T' zweite Messdauer

t Zeitachse