Bewehrungskorrosion

Voraussetzungen für Stahlkorrosion im Beton

Stahl bildet unter Einwirkung von Wasser und Sauerstoff das leicht abblätternde Eisenoxid (genau genommen eine Kombination aus Eisen(II)-oxid, Eisen(III)-oxid und Kristallwasser), allgemein als Rost bezeichnet.
Bei Stahlbeton spielt die Korrosion der Bewehrung und der Schutz, den der Beton der Bewehrung bietet, eine wichtige Rolle (passiver Korrosionsschutz).
Beginnt die Bewehrung zu korrodieren, kann die damit verbundene Vergrößerung des Volumens zum Abplatzen des Betons über der korrodierenden Bewehrung führen.

Korrosionsvorgänge
Das als stabiles Oxid gewonnene Eisenerz (Fe₂O₃) wird bei der Herstellung von Eisen und Stahl durch Energiezufuhr auf ein höheres Energieniveau (Fe) angehoben, ist aber auf diesem Energieniveau thermodynamisch nicht stabil und hat das Bestreben, in den energieärmeren Zustand als Oxid zurückzukehren. Diese Korrosion bzw. Oxidation von Metallen ist ein elektrochemischer Vorgang, der immer an das Vorhandensein eines Elektrolyten, meist Wasser, für den Transport von Ionen gebunden ist. Im Kontakt mit dem Elektrolyten gehen an der Anode eines korrodierenden Stahls positiv geladene Metallionen (Me⁺) in Lösung, die überschüssigen Elektronen (e^–) wandern zur Kathode und reagieren dort mit Wasser und im Wasser gelösten Sauerstoff zu negativ geladenen Hydroxylionen (OH^–). Vereinfacht betrachtet entspricht diese Korrosion den Vorgängen in einer Batterie mit einem elektrischen und einem elektrolytischen Teil eines Stromkreislaufs.
Je höher das elektrochemische Potential eines Metalls in wässrigen Lösungen ist, desto geringer ist die Korrosionsbereitschaft des Metalls oder desto edler ist das Metall. Als Edelmetall werden Metalle bezeichnet, die unter normalen atmosphärischen Bedingungen nicht korrodieren.
Die Bewehrung im Stahlbeton ist durch die hohe Alkalität des Porenwassers mit pH-Werten zwischen 12,5 und 13,5 vor Korrosion geschützt, da sich bei solchen pH-Werten auf der Stahloberfläche eine Passivschicht bildet (Passiver Korrosionsschutz), welche die anodische Eisenauflösung praktisch unterbindet. Der passive Korrosionsschutz kann durch Carbonatisierung oder Chlorideinwirkung verloren gehen.

Literatur

• Raupach, Michael; Orlowsky, Jeanette: Schutz und Instandsetzung von Betontragwerken. Verlag Bau+Technik GmbH, Düsseldorf 2008