Untersuchungen zum korrosionsauslösenden Chloridgehalt an nicht rostendem ferritischem Betonstahl in Mörtel

Der maßgebliche Korrosionsschutz von nicht rostendem Stahl in Beton basiert, anders als bei unlegiertem Betonstahl, auf der Ausbildung einer Chromoxidschicht. Die Chromoxidschicht ist in alkalischem und in karbonatisiertem Beton beständig, sodass nicht rostende Stähle in einem passiven Zustand vorliegen. Die Initiierung von Lochkorrosionserscheinungen ist dagegen auch an nicht rostenden Stählen in Beton möglich. Der korrosionsauslösende Chloridgehalt ist neben dem Gehalt an Legierungselementen (insbesondere dem Chromgehalt) und der Oberflächenbeschaffenheit auch vom Konzentrationsverhältnis von OH- zu Cl- im Elektrolyten abhängig. Daher ist prinzipiell zu erwarten, dass in karbonatisierten Betonen geringere Chloridgehalte Korrosion initiieren können als in Betonen mit höheren pH-Werten. Dies gilt in besonderem Maße für nicht rostende Betonstähle mit geringen Chromgehalten, wie z. B. Produkte aus dem Werkstoff 1.4003 (X2CrNi12) mit seiner im Vergleich zu den Standardausteniten geringen Beständigkeit. Um den kritischen korrosionsauslösenden Chloridgehalt am Beispiel eines am Markt verfügbaren ferritischen Chromstahls zu bestimmen, wurden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) umfangreiche Untersuchungen zu beschleunigten Korrosionsversuchen in alkalischen und karbonatisierten Mörteln durchgeführt. Mittels Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) konnten die korrosionsauslösenden Chloridgehalte im Phasengrenzbereich Betonstahl-Mörtel ermittelt werden.

Determination of the corrosion-inducing chloride content of stainless ferritic reinforcing steels in mortar
The corrosion protection mechanism for stainless steel in concrete is different than for unalloyed steel. In carbonated concrete, stainless steels are in a passive state and do not have any uniform corrosion. The chloride content for the initiation of pitting corrosion on stainless steels in concrete depends not only on the content of alloying elements (above all chromium) and the surface condition. It also depends on the concentration ratio between OH- and Cl- in the electrolyte. It can be expected that lower chloride contents can initiate corrosion in carbonated concretes than in concretes with higher pH values. This ap-plies especially to stainless steel with low chromium contents such as products made of the material 1.4003 (X2CrNi12). In order to determine the critical corrosion-inducing chloride content using the example of a pickled ferritic chromium steel available on the market, extensive laboratory tests were carried out at the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM). In accelerated corrosion tests in alkaline and carbonated mortars, the critical chloride contents in the phase boundary between reinforcing steel and mortar were determined and evaluated by means of laser induced breakdown spectroscopy (LIBS).