Dieser Beitrag beschreibt Potentialfeldmessungen als Teil der Bauwerksprüfungen. Zeigt Gründe dafür und dagegen auf und beschreibt, wann sie sinnvoll sind.
Die Potentialfeldmessung ist eine Methode der Bauwerksprüfung, die dazu dient, die Korrosionsgefährdung von Bewehrungsstahl in Betonbauwerken zu ermitteln. Dabei werden elektrische Potentiale an der Oberfläche des Betons gemessen, um mögliche Korrosionsprozesse im Inneren des Betons zu identifizieren.
Die Potentialfeldmessung basiert auf der Tatsache, dass Korrosionsprozesse im Bewehrungsstahl von Betonbauwerken in der Regel mit einem Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit einhergehen. Bei der Messung werden daher elektrische Potentiale an der Oberfläche des Betons erfasst und analysiert.
Dies geschieht durch Festlegung von Messpunkten in einem bestimmten Raster, oder durch das Abfahren der Oberflächen mittels einer Radelektrode.
Mithilfe der Referenzelektroden wird dann ein elektrisches Potential an der Betonoberfläche erfasst, welches durch das Messgerät erfasst und ausgewertet wird.
Durch die Auswertung der Messergebnisse können Rückschlüsse auf den Zustand des Bewehrungsstahls im Inneren des Betons gezogen werden. Insbesondere können mögliche Korrosionsprozesse erkannt werden, die noch nicht zu sichtbaren Schäden am Bauwerk geführt haben.
Sie sind insbesondere dann sinnvoll, wenn keine offensichtlichen Anzeichen für Korrosionsschäden am Bauwerk erkennbar sind, aber trotzdem der Verdacht auf Korrosionsprozesse im Inneren des Betons besteht. Dies ist bei der chloridinduzierten Bewehrungskorrosion der Fall.
Potentialfeldmessungen können jedoch auch zur Überprüfung bereits bekannter Korrosionsschäden eingesetzt werden, um deren Ausmaß zu ermitteln und beispielsweise eine Massensicherheit bei der Ausführung der Maßnahme zu gewinnen.
Die Anwendung von Potentialfeldmessungen ist bei chloridbelasteten Bauwerken, wie Brücken und Parkhäusern üblich, da sie Bereiche mit hoher Korrosionswahrscheinlichkeit identifizierten wodurch eine zielgerichtetere Identifikation geschädigter Bereich ermöglicht wird. Die Bauwerksprüfung und die darauf aufbauende Instandhaltungs- oder Instandsetzungsplanung wird zielorientierter und damit auch wirtschaftlich optimiert.
Die Ergebnisse von Potentialfeldmessungen werden in der Regel in Form von Potentialfeldplänen oder -profilen dargestellt. Ein Potentialfeldplan zeigt die Verteilung der gemessenen Potentiale auf der Oberfläche des Bauwerks in Form von Farbverläufen. Dabei werden die unterschiedlichen Potentiale in verschiedenen Farben dargestellt, wobei meist eine Farbskala zur Orientierung angegeben wird.
Eine Bewertung allein aufgrund von absoluten Potentialen und der Zuordnung von Bereichen mit hoher Korrosionswahrscheinlichkeit ist nicht möglich.
Abhängig von der Position der Referenzelektrode und anderen Einflussfaktoren können die gemessenen Potentiale unterschiedlich stark beeinflusst werden. Daher ist eine gründliche Analyse und Bewertung der Messergebnisse erforderlich, um aussagekräftige Schlussfolgerungen zu ziehen.
Es ist bei der Bewertung von Potentialfeldmessungen ein hoher Wert auf die Berücksichtigung von Einflussfaktoren auf die Korrosionsprozesse zu legen. Dazu gehören unter anderem die Betonzusammensetzung, die Feuchtigkeit im Beton, die Art und Qualität des Bewehrungsstahls sowie äußere Einflüsse wie Chloride.
Beispielsweise kann von einer hohen Korrosionswahrscheinlichkeit ausgegangen werden, wenn ein negatives Potential von zunehmend positiven Potentialen (Potentialdifferenzen von > 100 mV) umgeben ist.
Absolute Potentialwerte bei denen von einer aktiven Bewehrungskorrosion ausgegangen werden kann, unterscheiden sich signifikant bei verschiedenen Konstruktionen. Eine zerstörende Prüfung, wie die Herstellung von Stemmöffnungen zur Validierung der Messergebnisse ist daher stets notwendig.
Gründe die für eine Anwendung von Potentialfeldmessungen bei der Planung der Instandhaltung von Betonbauwerken sprechen sind:
Früherkennung von Korrosionsschäden: Potentialfeldmessungen können dazu beitragen, Korrosionsschäden im Bewehrungsstahl frühzeitig zu erkennen, noch bevor sie mit bloßem Auge sichtbar sind. Dies ermöglicht eine rechtzeitige Instandhaltung und Instandsetzung des Bauwerks, bevor die Schäden zu gravierenden Problemen führen.
Sicherheitsaspekt: Korrosionsschäden im Bewehrungsstahl können die Tragfähigkeit und Stabilität von Bauwerken beeinträchtigen. Potentialfeldmessungen tragen dazu bei, die Sicherheit von Bauwerken zu gewährleisten, indem sie mögliche Korrosionsprozesse im Bewehrungsstahl identifizieren und bewerten.
Kostenersparnis: Durch die frühzeitige Erkennung von Korrosionsschäden und die gezielte Planung von Instandhaltungsmaßnahmen können langfristig Kosten eingespart werden. Eine rechtzeitige Instandhaltung verhindert nämlich größere Schäden, die mit höheren Kosten verbunden sind.
Dokumentation und Nachweis: Potentialfeldmessungen dienen auch als Dokumentation und Nachweis für die Korrosionsgefährdung von Bauwerken. Die Ergebnisse der Messungen können in Gutachten, Berichten und Bauakten festgehalten werden und dienen als Grundlage für weitere Entscheidungen und Maßnahmen.
Gründe die gegen eine Anwendung von Potentialfeldmessung bei der Planung der Instandhaltung von Betonbauwerken sprechen sind:
Ungenauigkeit der Messergebnisse: Die Messergebnisse bei Potentialfeldmessungen können durch verschiedene Faktoren beeinflusst werden, wie beispielsweise durch das Wetter, die Feuchtigkeit im Beton, die Position der Referenzelektrode oder die Art des Bewehrungsstahls. Dadurch können die Messergebnisse ungenau sein und falsche Schlussfolgerungen zur Folge haben.
Potentialfeldmessungen können bei Beschichtungen nicht angewendet werden, da Beschichtungen eine elektrische Isolierungsschicht auf der Oberfläche des Bauteils bilden. Eine Isolierungsschicht blockiert den elektrischen Stromfluss und verhindert somit die Messung des elektrischen Potenzials im Bauteil. Da Potentialfeldmessungen auf dem Messprinzip des elektrischen Widerstands beruhen, können sie nur bei Materialien und Bauteilen durchgeführt werden, bei denen ein elektrischer Stromfluss zwischen den Elektroden möglich ist. Die Beschichtung isoliert jedoch den Bewehrungsstahl oder das Bauteil und unterbricht somit den Stromfluss. Die Potentialfeldmessung ist daher erst anwendbar, wenn die Beschichtung entfernt wurde.
Zumeist nur bei größeren, flächigen Bauteilen sinnvoll und wirtschaftlich anwendbar: Bei flächigen Bauteilen wie beispielsweise Betondecken oder -wänden ist die Bewehrung in der Regel großflächig und über die gesamte Oberfläche des Bauteils verteilt. Dadurch ist ein elektrischer Stromfluss zwischen den Elektroden möglich, der durch die Bewehrung des Bauteils fließt. Bei Stützen oder kleineren Bauteilen wird zumeist für jede Messung eine weitere Stemmöffnung benötigt.
Eingeschränkte Tiefe der Aussagekraft: Potentialfeldmessungen liefern Informationen über den Zustand der Bewehrung in der Nähe der Oberfläche des Bauteils. Wenn die Bewehrung tiefer im Bauteil liegt, kann eine Potentialfeldmessung möglicherweise nicht die gleiche Aussagekraft haben.
Erfahrung des Prüfers: Die Durchführung von Potentialfeldmessungen erfordert spezielle Kenntnisse und Erfahrung, um genaue und aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen. Unzureichend geschulte Prüfer können möglicherweise nicht genaue Messungen durchführen oder die Ergebnisse falsch interpretieren.
Insgesamt sind Potentialfeldmessungen sinnvoll, wenn es darum geht, den Zustand der Bewehrung in flächigen Bauteilen zu beurteilen und Schäden oder Korrosion zu identifizieren, um die Planung der Instandhaltung zielorientierter und damit wirtschaftlicher ausführen zu können.
Einige praktische Beispiele:
Der Onlinebaugutachter bietet ein umfassendes Leistungsangebot für die Instandhaltung von Betonbauwerken an. Es können auch einzelne Untersuchungen beauftragt werden. Nehmen sie gerne Kontakt mit uns auf oder buchen sie eine erste Onlineberatung!
In die Tiefe gehen: Betonchloridgehalt messen für langfristige Stabilität Entdecken Sie die Bedeutung der Messung des Betonchloridgehalts für die Bauindustrie. Erfahren Sie mehr über verschiedene
Unsicherheiten beseitigen: Wie der Rückprallhammer Bauherren hilft, die Betonqualität zu überprüfen und Risiken frühzeitig zu erkennen. Erfahren Sie in diesem Blogbeitrag, wie der Rückprallhammer Bauherren
Benutzung des Rückprallhammers (zur Prüfung von Beton) – Ein Leitfaden für die Praxis Entdecken Sie die praktische Anwendung des Rückprallhammers in der Bauwerksprüfung mit unserem
Bauingenieur und Inhaber des Onlinebaugutachters. Seine Tätigkeitsschwerpunkte sind allgemeine Sachverständigentätigkeiten, die Planung und Begleitung von Instandhaltungsmaßnahmen an Betonbauwerken und die Baustofftechnologie.