Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP

CRUFI - Modellierung des instationären Wärme- und Feuchtigkeitsverhaltens von Betonkonstruktionen und Vorhersage der Bewehrungskorrosion in (rezykliertem) Beton

Betonkonstruktion mit beschädigter Bewehrung
© Shutterstock / Francesco Scatena
Im Projekt werden u.a. instationäre Vorhersagemodelle für die Bewehrungskorrosion von Beton in Abhängigkeit von Temperatur, Feuchtigkeit, Korrosivität und Zeit entwickelt.

Um Bauschutt zu reduzieren und Sand- bzw. Schotterabbau zu begrenzen, gewinnt die Verwendung von rezyklierten Zuschlägen in Beton an Bedeutung. Darüber hinaus rückt auch die Verwendung von chloridbelastetem Material in den Fokus, die bislang wegen der Korrosionsgefahr kaum genutzt werden darf. In dem Projekt »CRUFI« wird daher die Dauerhaftigkeit von Beton mit und ohne choridhaltigen, rezyklierten Zuschlägen im Hinblick auf verschiedene Expositionen und unter Einbezug der CO2-Bindekapazitäten untersucht. Basierend darauf werden instationäre Vorhersagemodelle für die Bewehrungskorrosion in Abhängigkeit von Temperatur, Feuchtigkeit, Korrosivität und Zeit entwickelt.

Projektziele

Normalerweise wird Bewehrungsstahl durch die Alkalität des Betons gegen Korrosion geschützt. Wenn es allerdings zur Karbonisierung kommt, geht dieser Schutz verloren. Die Karbonisierung schreitet in trockenem Beton schnell und in feuchtem oder nassem Beton nur langsam fort. Dies verhält sich bei der Korrosion umgekehrt. Während für die Karbonatisierung bereits Berechnungsmodelle zur Verfügung stehen, fehlen diese für die instationäre Prognose des Korrosionsfortschritts in Abhängigkeit von Temperatur, Feuchtigkeit, Zeit und Korrosivität des Betons. Darüber hinaus sind detaillierte Materialeigenschaften für den zeitabhängigen Flüssigkeits- und Dampftransport in den verschiedenen Bereichen des Betons erforderlich, da bisher effektive Eigenschaften für den Transport durch die Betonschicht für das feuchtigkeitsresistente Material ausreichend zu sein schienen.

Basierend auf diesen Untersuchungen werden hygrothermische Simulationswerkzeuge und Bewertungsmodelle entwickelt. Diese ermöglichen es, für beliebige Anwendungen und Gebrauchszustände vorherzusagen, ob und inwieweit eine Korrosionsgefahr der Bewehrung zu erwarten ist und wie diese z.B. durch Änderung des Aufbaus oder der Materialien oder durch Beschichtungen reduziert werden kann. Zu diesem Zweck werden Normal-, Recycling- und CO2-absorbierende Betone untersucht.

Durch die neuen Vorhersagemöglichkeiten sollen Korrosionsprobleme vermieden, kosteneffiziente Sanierungsmaßnahmen entwickelt, die Verwendung von Recyclingbeton ausgeweitet und gleichzeitig die CO2-Bilanz von Betonbauwerken verbessert werden.

Projektpartner

  • Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP (Deutschland)
  • Hochschule München (Deutschland)
  • FH Campus Wien (Österreich)
  • Federal Centre for Technological Education of Minas Gerais (Brasilien)
  • Trägerverein Institut für Holztechnologie Dresden e.V. (Deutschland)
  • Nutzerausschuss bestehend aus 24 KMU aus Deutschland, Österreich und Brasilien
WUFI
© Fraunhofer IBP
Berechnung des instationären Wärme- und Feuchtigkeitsverhaltens in Bauteilen unter realen Klimabedingungen und unter Berücksichtigung aller relevanten Transport- und Speichermechanismen.
WUFI
© Fraunhofer IBP
WUFI Corr – Korrosionsrate in Abhängigkeit der relativen Luftfeuchtigkeit und Temperatur sowie der »Korrosivität« des Einbettungsmaterials.