Rissbildung infolge Bewehrungskorrosion

Die bisherigen Ansätze zur Bemessung einer Betonkonstruktion auf ihre Lebensdauer betrachten das Ende der Einleitungsphase (Depassivierung der Bewehrung) als kritischen Grenzzustand. Wesentlich besser wäre es, die eintretende Schädigung, also bei Bewehrungskorrosion den Zeitpunkt der Rissbildung, als Grenzzustand heranzuziehen. Dies ist bisher jedoch nicht möglich, weil die Zeitspanne zwischen dem Ende der Einleitungsphase und der Erstrissbildung unbekannt ist. Die Lösung dieses offenen Problems ist von zentraler Bedeutung, da die unbekannte Zeitspanne zwischen wenigen Monaten und Jahrzehnten betragen kann und im letzteren Fall eine aufwendige Bemessung auf Basis des Grenzzustands Depassivierung der Bewehrung obsolet ist.
Vor diesem Hintergrund setzt sich der vorliegende Beitrag mit der Schädigungsphase, also mit den Prozessen nach Ende der Einleitungsphase und der Rissbildung infolge der Bewehrungskorrosion, auseinander. Es werden die Ergebnisse einer umfangreichen wissenschaftlichen Untersuchung zusammengefasst. Sie ermöglichten die Entwicklung eines Modells, mit dessen Hilfe für unterschiedliche Einwirkungen und betontechnische Randbedingungen die Zeitspanne zwischen der Depassivierung (Korrosionsbeginn) und dem Schadenseintritt (Risse, Abplatzungen) berechnet werden kann. Des Weiteren gelang es, durch neuartige Versuche und eine spezielle Versuchskonzeption erstmals ein Materialgesetz für den sich unter Praxisbedingungen bildenden Rost abzuleiten.

Cracking due to reinforcement corrosion. Mechanisms and prediction models
Current approaches for service life design of concrete structures define the end of the initiation period (depassivation of the reinforcement) as the critical limit state. It would be a significant improvement to specify the occurring damage as a limit state, i. e. the condition when cracking due to reinforcement corrosion appears. However, this is not yet possible since the time interval between the end of the initiation period and the cracking of cover concrete is unknown. The solution of this unsolved problem is of high importance since the unknown time interval may last between few months and decades. The latter could imply that an elaborate service life design based on the limit state depassivation of the reinforcement is obsolete.
Against this background the present paper is dealing with the propagation period, i. e. with the processes after the end of the initiation period and the cracking due to reinforcement corrosion. The results of a comprehensive scientific research project are summarized. They allowed for the development of a model which enables to calculate the time interval between depassivation (start of corrosion) and damage occurrence (cracking, spalling) for different exposures and concrete technical conditions. A further successful outcome, which is based on novel experiments and a special test configuration, is the first constitutive law for rust that is formed under practical conditions within the transition zone between the reinforcing steel and concrete.