Diese Seite beschreibt den Zweck und Nutzen von Potentialfeldmessungen bei der Planung und Ausführung von Betoninstandhaltungsmaßnahmen, sowie wie Potentialfeldmessungen durchgeführt werden.
Potentialfeldmessungen sind in die nicht-zerstörenden Verfahren zur Beurteilung von Stahlbeton in Bestand einzuordnen.
Bei Potentialfeldmessungen wird eine Potentialdifferenz zwischen dem Bestandsbeton und dem verbauten Bewehrungsstahl gemessen. Dies geschieht in dem eine Referenzelektrode über ein Spannungsmessgerät an die Bewehrung angeschlossen wird und anschließend die Elektrode über den zu messenden Bereichen aufgesetzt wird. Über das Spannungsmessgerät wird nun das aktuelle elektrochemische Potential an der Grenzfläche zwischen Stahl/Beton, durch die an der Betonoberfläche ankommenden Potentiale gemessen.
Die Referenzelektrode wird bei der Messung an der Betonoberfläche entlanggeführt, wodurch Potentiale auf einer Fläche oder entlang einer Linie gemessen werden. Als Ergebnis dieser Messung wird durch das Messgerät eine Farbcodierung generiert.
Bei kleineren oder einzelnen Messungen wird diese Farbcodierung wie in untenstehendem Bild generiert. Bei großen flächigen Messungen ist eine Ergebnisdarstellung als Heatmap in einem Plan möglich.
Im Bild zu sehen sind verschiedene Farbdarstellungen, welche unterschiedlich gemessene Potentiale entlang des Linienscans darstellen. Tiefere Potentiale sind durch den Farbwechsel von blau bis hin zu rot/lila visuell zu erkennen.
Zweck der Messung der elektrochemischen Potentiale ist der Sachverhalt, dass anhand derer Bereiche mit hoher Korrosionswahrscheinlichkeit lokalisiert werden können. Aus diesem Grund werden Potentialfeldmessungen häufig an Bauwerken durchgeführt, bei denen mit einer Lochfraßkorrosion durch flächigen Chlorideintrag zu rechnen ist, welche (Lochfraßkorrosion) häufig nicht an der Oberfläche erkennbar ist.
Unter Betrachtung der Farbcodierung sind Bereiche mit unterschiedlichen Potentialen, wie auch ein Wechsel der Potentiale, die sogenannte lokale Potentialdifferenz, zu erkennen, welche im Nachgang zu bewerten sind.
Die Bewertung der Korrosionsaktivität oder einer hohen Korrosionswahrscheinlichkeit muss objektspezifisch stattfinden und ist durch weitere Untersuchungen im Bestand zu validieren, da die gemessenen elektrochemischen Potentiale von einer Vielzahl von Faktoren (Konstruktion, Bestandsbeton, etc.) abhängen.
Allgemeine Faktoren, die auf eine hohe Korrosionswahrscheinlichkeit, schließen lassen sind:
Die Planung von Betoninstandhaltungsmaßnahmen erfolgt in zwei wesentlichen Schritten. Diese sind:
Bei der Zustandsanalyse wird der Ist-Zustand des Stahlbeton im Bestand durch verschiedene Prüfverfahren untersucht. Hierbei ist zu nennen, dass die fortlaufenden Schädigungsmechanismen nicht von der Betonoberfläche aus erkannt werden können.
Bei größeren Bauwerken empfiehlt sich daher das Prinzip des abgestuften Vorgehens einer Zustandsanalyse, wodurch anhand zerstörungsfreien Prüfverfahren, wie die Potentialfeldmessung im ersten Schritt Bereiche identifiziert werden die im Anschluss dann weiter untersucht werden.
Vorteil des abgestuften Vorgehens ist eine preiswerte Möglichkeit der flächigen Prüfung. Die Kosten der Zustandsfeststellung sinken.
Weiterhin wird die Qualität der Zustandsfeststellung merklich erhöht, da eine flächige Untersuchung noch vor den stichprobenartigen Untersuchungen stattfindet und Bereiche mit unrelevanter Schadensausprägung nicht weiter berücksichtigt werden.
Zustandsfeststellungen werden häufig abgestuft durchgeführt, wodurch sich die Kosten für eine erste Einschätzung merklich reduzieren, aber gleichzeitig eine Verschiebung der Kosten der Zustandsfeststellung in die Ausführung von Betoninstandsetzungen stattfindet. Gleichsamt ist die Potentialfeldmessung nur unter bestimmten Bedingungen durchführbar und wird aus diesem Grund häufig baubegleitend durchgeführt, nachdem die Beschichtung abgetragen wurde und festgestellt werden muss, in welchen Bereichen ein Betonabtrag stattfinden muss.
Die Potentialfeldmessung trägt daher baubegleitend zu einer Feststellung der Mengensicherheit und der zielgerichteten Instandsetzung bei und erhöht die Qualität der Instandsetzung daher merklich.
Potentialfeldmessungen laufen in vier wesentlichen Schritten ab. Die Art und Weise der Versuchsdurchführung ist dabei wesentlich abhängig, ob große Flächen gemessen werden oder einzelne Bereiche/Linien (bspw. Stützen).
Beschichtung vorhanden? Vorbenetzung notwendig? Elektrode via Stemmöffnung an Bestandsbewehrung anschließbar?
Reinigung der Fläche, Anschluss an Bestandsbewehrung durch Stemmöffnung (Prüfung in welchem Raster angeschlossen werden muss), Vorbenetzung der Oberfläche.
Abfahren der Oberflächen (Abgestufter Versuchsablauf möglich= -> erst grobe Raster, dann enge Raster) .
Generierung Farbcodierung und Auswertung.
Der Preis von Potentialfeldmessungen hängt von den folgenden Faktoren ab:
Weiterhin ist die Fläche vorab zu reinigen. Eine Abrechnung ist daher nach Stundenaufwand oder nach ausgeführten Mengen möglich.
Unsere Preise können sie unserer Preisübersicht in Verbindung unter Berücksichtigung unseres Ablaufes zur Angebotserstellung entnehmen.
Empfehlenswert bei abgestuftem Vorgehen (bei Zustandsfeststellung) und wenn noch nicht sicher ist inwieweit eine flächige Überprüfung notwendig wird.
Anfahrtspauschalen rangieren von 0,6-1 Euro je Km. Größere Wegezeiten werden vergütet.
Abrechnungspreise bspw. als lfm oder m², Stemmstellen werden als Stck. berechnet.
Die Messung des elektrochemischen Potenziales durch verschiedene Faktoren beeinflusst wird. Diese sind:
In Bezug auf die Feuchtigkeit ist zu nennen, dass eine Erhöhung der Feuchtigkeit im Beton zu negativeren Potentialen führt.
In Bezug auf die Temperatur ist zu nennen, dass Messungen unterhalb des Gefrierpunktes nicht empfohlen werden, da die daraus resultierenden Werte falsch sein können.
Die Dicke der Betonüberdeckung beeinflusst das messbare Potential. Umso größer die Betonüberdeckung, umso positiver wird das gemessene Potential, wobei gleichzeitig extrem niedrige Betonüberdeckungen zu niedrigeren Potentialen führen, welche zu unterscheiden sind von korrosionsaktiven Bereichen.
Der elektrische Widerstand beeinflusst die Potentialfeldmessungen ebenfalls.
Die Sauerstoffkonzentration und der pH-Wert haben ebenfalls einen Einfluss auf die Messung der Potentiale, wodurch mitunter sehr negative Potentiale gemessen werden können.
Die vorgenannten Einflussfaktoren zeigen auf, dass Potentialfeldmessungen in keinem Fall als alleinige Entscheidungsgrundlage dienen dürfen.
Sich diese nicht in einem Schutzrohr befindet!
Die Messung durch elektrisch isolierende Beschichtungen ist nicht möglich.
Messungen durch dünne Farbschichten sind möglich, führen jedoch zu geringen Potentialverschiebungen.
Eine Messung durch eine Beschichtung ist stets durch eine Vergleichsprüfung zu validieren!
Die Messung kann durch eine ausgetrocknete Betonoberfläche beeinträchtigt werden, deshalb ist die Notwendigkeit einer Vorbenetzung stets zu prüfen!
Bei flächigen Messungen ist zu prüfen, welcher Rasterabstand gewählt werden sollte. Es empfiehlt sich ein abgestuftes Vorgehen, wonach zuerst im groben Raster gemessen wird und im Nachgang verdächtige Bereiche genauer untersucht werden.
Potentialfeldmessungen können die Zustandsfeststellung und die Instandsetzung in Bezug auf Kosten, Termine und Qualitäten verbessern. Die Durchführbarkeit am konkreten Objekt ist jedoch stets zu prüfen und die Aus- und Bewertung sollte ausschließlich durch Fachpersonal stattfinden, um Fehleinschätzungen ausschließen zu können.
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