Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Zur wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion von hochfesten Spannstählen - Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit von Spannbetonbauteilen
Im Zeitraum von 1965 bis 1975 traten in Deutschland wiederholt Schäden an Spannbetonbauteilen auf, die auf Spannstahlbrüche infolge einer wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion zurückzuführen waren. Eine Vielzahl von Untersuchungen und Maßnahmen haben inzwischen dazu geführt, dass die heutigen Spannstähle widerstandsfähiger und die Spannbetonbauwerke robuster geworden sind. Für die Spannbetonbauwerke im Bestand, die vor 1975 hergestellt wurden, besteht allerdings zunehmend ein Bedarf bezüglich einer systematischen Bewertung der Dauerhaftigkeit. Ein Schwerpunkt der Arbeit lag deshalb auf der Charakterisierung der Bauteilbedingungen, unter denen Wasserstoff vom Spannstahl aufgenommen werden kann. Praxisnahe Bauteilbedingungen wurden in Wasserstoffpermeationsversuchen über die gezielte Veränderung der pH-Werte, Sauerstoff- und Chloridgehalte in den Prüflösungen nachgestellt. Die Versuchsergebnisse erlauben eine Gegenüberstellung der Kennwertkombinationen mit entsprechenden Wasserstoffaktivitäten, so dass eine gezieltere Bewertung der Umweltbedingungen ermöglicht wird. Das wesentliche Ergebnis lautet: notwendige Bedingung für das Auftreten einer wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion in der üblichen Hochbaupraxis ist eine Korrosion der Spannstahloberfläche, die erst unter bestimmten Bedingungen hinreichend wird, z.B wenn eine bestimmte Sauerstoffkonzentration erreicht ist. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Beantwortung der Frage, ob Spannstähle mit hohen Festigkeiten zunehmend empfindlich werden. Grund hierfür ist die bevorstehende Einführung der Norm EN 10138, in der auch in Deutschland erstmalig Spannstähle mit höheren Festigkeiten bis zu 2000 MPa genormt werden. Darüber hinaus wurde mit der Einführung der DIN 1045-1 der Grad der Ausnutzung der Spannstähle gegenüber der DIN 4227 angehoben. Es wurden dazu an kaltgezogenen Spanndrähten Zeitstandversuche mit konstanter Last und mit Zugschwellbeanspruchung sowie langsame Zugversuche in Prüflösungen durchgeführt, in denen Wasserstoff infolge einer Korrosion freigesetzt wird. Eine Festigkeitsgrenze kann nach den vorliegenden Ergebnissen je nach Stahlsorte nur dann festgelegt werden, wenn eine Konvention bezüglich der ertragbaren Wasserstoffaktivität aufgestellt wird. Die Arbeit liefert hierzu einen Ansatz.
Zur wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion von hochfesten Spannstählen - Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit von Spannbetonbauteilen
Im Zeitraum von 1965 bis 1975 traten in Deutschland wiederholt Schäden an Spannbetonbauteilen auf, die auf Spannstahlbrüche infolge einer wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion zurückzuführen waren. Eine Vielzahl von Untersuchungen und Maßnahmen haben inzwischen dazu geführt, dass die heutigen Spannstähle widerstandsfähiger und die Spannbetonbauwerke robuster geworden sind. Für die Spannbetonbauwerke im Bestand, die vor 1975 hergestellt wurden, besteht allerdings zunehmend ein Bedarf bezüglich einer systematischen Bewertung der Dauerhaftigkeit. Ein Schwerpunkt der Arbeit lag deshalb auf der Charakterisierung der Bauteilbedingungen, unter denen Wasserstoff vom Spannstahl aufgenommen werden kann. Praxisnahe Bauteilbedingungen wurden in Wasserstoffpermeationsversuchen über die gezielte Veränderung der pH-Werte, Sauerstoff- und Chloridgehalte in den Prüflösungen nachgestellt. Die Versuchsergebnisse erlauben eine Gegenüberstellung der Kennwertkombinationen mit entsprechenden Wasserstoffaktivitäten, so dass eine gezieltere Bewertung der Umweltbedingungen ermöglicht wird. Das wesentliche Ergebnis lautet: notwendige Bedingung für das Auftreten einer wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion in der üblichen Hochbaupraxis ist eine Korrosion der Spannstahloberfläche, die erst unter bestimmten Bedingungen hinreichend wird, z.B wenn eine bestimmte Sauerstoffkonzentration erreicht ist. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Beantwortung der Frage, ob Spannstähle mit hohen Festigkeiten zunehmend empfindlich werden. Grund hierfür ist die bevorstehende Einführung der Norm EN 10138, in der auch in Deutschland erstmalig Spannstähle mit höheren Festigkeiten bis zu 2000 MPa genormt werden. Darüber hinaus wurde mit der Einführung der DIN 1045-1 der Grad der Ausnutzung der Spannstähle gegenüber der DIN 4227 angehoben. Es wurden dazu an kaltgezogenen Spanndrähten Zeitstandversuche mit konstanter Last und mit Zugschwellbeanspruchung sowie langsame Zugversuche in Prüflösungen durchgeführt, in denen Wasserstoff infolge einer Korrosion freigesetzt wird. Eine Festigkeitsgrenze kann nach den vorliegenden Ergebnissen je nach Stahlsorte nur dann festgelegt werden, wenn eine Konvention bezüglich der ertragbaren Wasserstoffaktivität aufgestellt wird. Die Arbeit liefert hierzu einen Ansatz.
Zur wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion von hochfesten Spannstählen - Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit von Spannbetonbauteilen
To the hydrogen induced stress corrosion cracking of high strength prestraining steels - Investigations to the durability of prestressed concrete structures
Moersch, Jörg (Autor:in)
Deutscher Ausschuss für Stahlbeton ; 563 ; 1-124
2005
124 Seiten, 96 Bilder, 33 Tabellen, 96 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Spannungsrißkorrosion an Spannstählen
| Tema Archiv | 1999
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