Cathodic protection of prestressed concrete cylinder pipe utilizing zinc anodes: Fid-Bau Portal

Cathodic protection of prestressed concrete cylinder pipe utilizing zinc anodes

Benedict, R.L. / Ott, J.G. II / Marshall, D.H. / White, D.

Die Trinkwasserversorgung von Nordzentraltexas um Fort Worth geschieht durch zwei Trinkwasserleitungen aus dem Cedar Creek (109 km) und den Richland Chambers (116 km). Die Rohre (Durchmesser 2134 bzw. 2286 mm) bestehen aus vorgespanntem Beton, bei denen zunächst Beton um einen Stahlzylinder gegossen und mit hochfesten, vorgespannten Stahldrähten spiralförmig umwickelt wurde. Zum Schutz der Stahldrähte wurde eine Schicht Zementmörtel aufgebracht. Die Rohrschüsse wurden durch glocken- und zapfenförmige Dichtungselemente aus Stahl verbunden, so daß eine elektrische Leitfähigkeit entlang der gesamten Rohrleitung bestand. Die Fugen wurden ebenfalls durch Beton abgedichtet. Schäden traten dadurch auf, daß durch Montagebeschädigungen und Wasserschläge die äußere Betonschicht abgeplatzt war und der Erdboden korrosiv auf die Stahldrähte einwirken konnte. Die Schadensentwicklung verläuft exponentiell, so daß ohne weitere Schutzmaßnahmen im Jahre 2010 die Leitung außer Betrieb genommen werden müßte. Ein Versuch mit kathodischem Schutz durch Zinkanoden wurde über eine Länge von 2,5 Meilen durchgeführt. Je nach Bodenwiderstand wurden 1-3 Anoden mit den Stahlteilen zwischen den Rohrschüssen verbunden. Das Stahlpotential wurde in den Bereich von 0,8-1,0 V verschoben und zeigte so die Wirksamkeit des kathodischen Schutzes an. Auf 51 km Rohrleitung wurden bis 1995 4100 Zinkanoden in 398 Anodenbetten verlegt. Jedes Bett schützt eine Rohrlänge von 122 m bei einem Schutzstrom von 0,215-1,884 mA.m^-2. Die Kosten betrugen ca. 4 % der Installationskosten der gesamten Leitung.