Korrosionsschutz für Stahlbeton

Betonbauten sind im Laufe ihrer Nutzungsdauer vielen mechanischen und chemischen Belastungen ausgesetzt. Dadurch kommt es mit der Zeit zu Korrosion, also einer teilweisen Zerstörung der Bauwerke, beispielsweise in Form von Rissen oder Ausbrüchen. Die Schäden entstehen jedoch oft nicht infolge einer direkten Einwirkung, sondern aufgrund längerfristiger mechanischer, bauphysikalischer oder chemischer Belastungen, die zu Änderungen der Eigenschaften des Betons führen. Insbesondere eine Erhöhung der Wasseraufnahmefähigkeit und das Einwirken von CO₂ bewirken massive Schädigungen von Betonstrukturen. Diese Kombination führt zu einer Absenkung des pH-Wertes, wodurch die zur Tragfähigkeit des Betons erforderliche Stahlbewehrung zu korrodieren beginnt und in Folge dessen durch Volumenzunahme zu Abplatzungen führt. Bis heute gibt es dazu keine Möglichkeit, diese bauteilzerstörenden Veränderungen auf molekularer Ebene anzugehen. Bisher werden diese rein symptomatisch behandelt bzw. nur vor weitergehender Schädigung geschützt, wie z.B. durch Beschichtungen, die das Eindringen von Wasser und CO₂ verringern.

Der in diesem Projekt anvisierte Lösungsansatz in Form eines neuartigen alkalischen Hydrogels soll nicht nur mehrere der Probleme bei bereits geschädigten Betonbauten nachhaltig beheben (z.B. Repassivierung des Stahls durch Erhöhung des pH-Werts), sondern auch in Frischbeton verwendet werden, um das Auftreten zukünftiger Schäden zu minimieren. Das zu erforschende Hydrogel basiert auf einem Copolymer-Netzwerk und verfügt dabei über verschiedene kombinierbare Eigenschaften. Das Hydrogel soll darüber hinaus für verschiedene Anwendungen spezialisiert werden, etwa in Form von Injektionsharzen oder Reparaturmörteln. Durch diesen präventiven Schutz könnte die Lebensdauer von Betonbauten deutlich verlängert werden. Das Potential für Kosten- und Emissionseinsparungen durch eine Verlängerung der funktionalen Lebensdauer von Betonbauten ist entsprechend hoch.