DE29807264U1

DE29807264U1 - Reinforced concrete construction and corrosion inhibitor material for use in a reinforced concrete construction

Info

Publication number: DE29807264U1
Application number: DE29807264U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-04-22
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2008-04-23

Description

Dipl.-lng. A. WasmeierDipl.-lng. A. Wasmeier

Dipl.-lng. H. GrafDipl.-lng. H. Graf

Zugelassen beim Europaischen Patentamt + Markenamt · Professional Representatives before the European Patent Office + Trade Mark OfficeAuthorized before the European Patent Office + Trade Mark Office · Professional Representatives before the European Patent Office + Trade Mark Office

Patentanwälte Postfach 10 08 26 93008 RegensburgPatent Attorneys PO Box 10 08 26 93008 Regensburg

D-93008 REGENSBURG POSTFACH 10 08 26D-93008 REGENSBURG P.O. BOX 10 08 26

Deutsches Patentamt
Zweibrückenstr. 12
80297 MünchenGerman Patent Office
Zweibrückenstr. 12
80297 Munich Unser Zeichen
Our Ref.Our sign
Our Ref. D-93055 REGENSBURG
GREFLINGERSTRASSE 7
Telefon (0941)79 20 85
(0941)79 20 86
Telefax (0941)79 5106D-93055 REGENSBURG
GREFLINGERSTRASSE 7
Telephone (0941)79 20 85
(0941)79 20 86
Fax (0941)79 5106 Ihr Zeichen Ihre Nachricht
Your Ref. Your LetterYour reference Your message
Your Ref. Your Letter H/g 18.250aH/g 18.250a Datum
DateDate
Date 16. April 199816 April 1998 G/HeG/He

Anmelder:Applicant:

Ing. Heribert Hiendl Gerhart-Hauptmann-Str. 94315 StraubingIng. Heribert Hiendl Gerhart-Hauptmann-Str. 94315 Straubing

Titel:Title:

Stahlbetonkonstruktion sowie Corrosion-Inhibitor-Material zur Verwendung bei einer StahlbetonkonstruktionReinforced concrete structure and corrosion inhibitor material for use in a reinforced concrete structure

Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 750 200 73) 5 839 Postgiroamt München (BLZ 700 100 80) 893 69-801Accounts: Bayerische Vereinsbank (bank code 750 200 73) 5 839 Postgiroamt München (bank code 700 100 80) 893 69-801

Gerichtsstand Regensburg A182S0.DOC 30.03.98 09:53 Place of jurisdiction Regensburg A182S0.DOC 30.03.98 09:53

Stahlbetonkonstruktion sowie Korrosionsschutzmittel zur Verwendung beiReinforced concrete construction and corrosion inhibitors for use in

einer Stahlbetonkonstruktiona reinforced concrete structure

Die Neuerung bezieht sich auf eine Stahlbetonkonstruktion gemäß Schutzanspruch 1 bzw. auf ein Korrosionsschutzmittel zur Verwendung bei einer Stahlbetonkonstruktion.The innovation relates to a reinforced concrete structure according to protection claim 1 or to a corrosion protection agent for use in a reinforced concrete structure.

Bekanntlich ist der Schutz von Betonstahl in Stahlbetonkonstruktionen durch eine ausreichende Betonüberdeckung gegeben, allerdings nur dann, wenn der Betonstahl im alkalischen Bereich eingesetzt ist, d.h. der PH-Wert des Betons in der Umgebung der jeweiligen Bewehrung im alkalischen Bereich liegt. Bei einem guten Beton kann so eine Lebenszeit einer Stahlbetonkonstruktion bis zu 15 Jahren oder länger durchaus erreicht werden, obwohl der Betonstahl im Laufe der Zeit durch in die Konstruktion eindringendes Wasser in Verbindung mit Säuren, beispielsweise schwefliger Säure oder dem Kohlendioxid aus der Luft durch Absinken des PH-Wertes unter 9 einer zunehmenden Korrosion ausgesetzt ist.As is well known, the protection of reinforcing steel in reinforced concrete structures is provided by a sufficient concrete cover, but only if the reinforcing steel is used in the alkaline range, i.e. the pH value of the concrete in the area around the respective reinforcement is in the alkaline range. With good concrete, a reinforced concrete structure can have a service life of up to 15 years or more, although over time the reinforcing steel is exposed to increasing corrosion due to water penetrating the structure in combination with acids, such as sulphurous acid or carbon dioxide from the air, as the pH value drops below 9.

Um ein frühzeitiges Korrodieren des Baustahles insbesondere auch bereits bei der Lagerung und auf der Baustelle vor dem Einbau zu vermeiden, ist es bekannt, den Baustahl mit Corrosion-Inhibitoren zu beschichten. In der Literatur sind hierfür geeignete Corrosions-Inhibitoren oder Wirkstoffe beschrieben. Diese Beschichtung ermöglicht es dann, den Baustahl auch über längere Zeit (beispielsweise bis zu zwei Jahre) korrosionsfrei zu lagern.In order to prevent premature corrosion of the structural steel, especially during storage and on the construction site before installation, it is known to coat the structural steel with corrosion inhibitors. Suitable corrosion inhibitors or active ingredients are described in the literature. This coating then makes it possible to store the structural steel without corrosion for a longer period of time (for example up to two years).

Bekannt ist es weiterhin auch, einen Baustahl für den Korrosionsschutz mit Kunststoff (Epoxy-Harzen) oder mit korrosionsbeständigen Metallen zu beschichten. Diese bekannten Maßnahmen ermöglichen aber grundsätzlich nur einen zeitlich begrenzten Korrosionsschutz.It is also known to coat structural steel with plastic (epoxy resins) or with corrosion-resistant metals to protect it from corrosion. However, these known measures generally only provide temporary corrosion protection.

Aufgabe der Neuerung ist es, eine Stahlbetonkonstruktion aufzuzeigen, die eine gegenüber herkömmlichen Konstruktionen erheblich verlängerte Lebensdauer aufweist.The aim of the innovation is to demonstrate a reinforced concrete structure that has a significantly longer service life than conventional structures.

A1B2S0.DOCA1B2S0.DOC

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Stahlbetonkonstruktion entsprechend dem Schutzanspruch 1 ausgebildet. Ein Korrosionsschutzmittel zur Verwendung bei einer solchen Stahlbetonkonstruktion ist entsprechend dem Schutzansprüch 14 ausgebildet.To solve this problem, a reinforced concrete structure is designed in accordance with claim 1. A corrosion protection agent for use in such a reinforced concrete structure is designed in accordance with claim 14.

Bei der Neuerung wird der Wirkstoff des Corrosions-Inhibitor-Materials (VCI-Materials), welches beispielsweise ein pulverförmiges oder granulatartiges Material oder aber ein Material in Profilform oder in flexibler Form (beispielsweise auch Bahn oder Band) ist, erst dann aktiviert, wenn der PH-Wert im Beton unter einen vorgegebenen PH-Wert, beispielsweise unter einen PH-Wert von 9 abgesunken ist, d.h. die Umgebung des Vapor-Corrosion-Inhibitor-Materials im alkalischen Bereich liegt, was bei einer ausreichenden Betongüte erst nach einer längeren Standzeit der Stahlbetonkonstruktion der Fall ist. Mit dem Aktivieren wird der Vapor-Corrosion-lnhibitorAVirkstoff freigesetzt, dessen Dampfdruck ausreicht, daß zumindest in Molekularstärke der Baustahl mit diesem Wirkstoff beschichtet wird und damit der Einfluß von Sauerstoff auf den Betonstahl verhindert bzw. reduziert wird.With the innovation, the active ingredient of the corrosion inhibitor material (VCI material), which is, for example, a powdery or granular material or a material in profile or flexible form (for example, sheet or tape), is only activated when the pH value in the concrete has fallen below a specified pH value, for example below a pH value of 9, i.e. the environment of the vapor corrosion inhibitor material is in the alkaline range, which, if the concrete quality is sufficient, is only the case after the reinforced concrete structure has stood for a longer period of time. When activated, the vapor corrosion inhibitor agent is released, the vapor pressure of which is sufficient to coat the structural steel with this active ingredient at least in molecular strength, thus preventing or reducing the influence of oxygen on the reinforcing steel.

Weiterbildungen der Erneuerung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Neuerung wird im folgenden anhand der Figuren 1 und 2, die in vereinfachter Darstellung verschiedene Schnitte durch ein Betonbauteil zeigen, näher erläutert.Further developments of the innovation are the subject of the subclaims. The innovation is explained in more detail below using Figures 1 and 2, which show various sections through a concrete component in a simplified representation.

In der Figur ist 1 ein Betonbauteil, beispielsweise eine Betondecke, die in üblicher Weise durch Betonieren mit der im Beton eingebetteten, aus Baustahl bestehenden Armierung hergestellt ist, von der der einfacheren Darstellung wegen nur zwei sich kreuzende Stäbe wiedergegeben sind.In the figure, 1 is a concrete component, for example a concrete ceiling, which is usually manufactured by concreting with the reinforcement made of structural steel embedded in the concrete, of which only two crossing bars are shown for the sake of simplicity of illustration.

Solange diese Baustähle der Armierung 2 sich in einer alkalischen Umgebung befinden, d.h. der Beton des Betonbauteils 1 in der Umgebung der Armierung 2 im alkalischen Bereich liegt, d.h. beispielsweise einen PH-Wert über 9 besitzt, ist der Baustahl durch die ausreichende Betonüberdeckung gegen Korrosion geschützt. Allerdings geht dieser Schutz, bedingt auch durch die zunehmende Umweltbelastung, dann verloren, wenn derAs long as these structural steels of reinforcement 2 are in an alkaline environment, i.e. the concrete of concrete component 1 in the vicinity of reinforcement 2 is in the alkaline range, i.e. for example has a pH value of over 9, the structural steel is protected against corrosion by the sufficient concrete cover. However, this protection is lost, also due to the increasing environmental pollution, when the

PH-Wert des Betons in der Umgebung der Bewehrung 2 unter einen PH-Wert von 9 oder tiefer sinkt, und zwar bedingt durch in den Beton eintretendes Wasser, welches Säuren oder saure Bestandteile, beispielsweise schwefeliger Säure, Kohlendioxid aus der Luft usw. mitführt. Durch diese Säuren tritt dann eine Korrosion des die Bewehrung 2 bildenden Baustahles ein, was eine erhebliche Reduzierung der Lebensdauer einer Betonkonstruktion bedeutet.The pH value of the concrete in the area surrounding reinforcement 2 falls below a pH value of 9 or lower, due to water entering the concrete, which carries with it acids or acidic components, such as sulphurous acid, carbon dioxide from the air, etc. These acids then cause corrosion of the structural steel forming reinforcement 2, which means a significant reduction in the service life of a concrete structure.

Um dies zu verhindern, sind im Beton des Betonbauteils 1 zusätzlich zur Armierung 2 und dieser benachbart Corrosion-Inhibitor-Elemente 3 eingebettet, die in der Fig. 1 als stabförmige Elemente mit einem quadratischen Querschnitt angegeben sind. Es versteht sich, daß diese Elemente die unterschiedlichste Formgebung aufweisen können, beispielsweise auch als Stangen mit einem anderen Querschnitt, als Schnüre, insbes. Plastikschnüre usw. ausgeführt sein können. Die Elemente 3 enthalten als Wirkstoff ein VCI-Produkt (Vapo-Corrosion-Inhibitor-Produkt) oder eine Mischung solcher Produkte, beispielsweise in Verbindung mit einem geeigneten Füll- oder Trägerstoff, der dann auch die Herstellung beispielsweise in Stangenform ermöglicht. Derartige Vapor-Corrosion-Inhibitor-Stoffe sind z.B. Benzoltriazide und Toluoltriazide, aber auch Natriumbenzoate. Diese Corrosion-Inhibitor-Stoffe verhindern das Korrodieren des Baustahles durch Wasser und Säure bzw. durch das Absinken des PH-Wertes des Betons.To prevent this, corrosion inhibitor elements 3 are embedded in the concrete of the concrete component 1 in addition to the reinforcement 2 and adjacent to it. These elements are shown in Fig. 1 as rod-shaped elements with a square cross-section. It goes without saying that these elements can have a wide variety of shapes, for example they can also be designed as rods with a different cross-section, as cords, in particular plastic cords, etc. The elements 3 contain a VCI product (vapor corrosion inhibitor product) or a mixture of such products as an active ingredient, for example in combination with a suitable filler or carrier material, which then also enables production, for example in rod form. Such vapor corrosion inhibitor substances are, for example, benzene triazides and toluene triazides, but also sodium benzoates. These corrosion inhibitor substances prevent the structural steel from corroding due to water and acid or due to the pH value of the concrete falling.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Corrosion-Inhibitor-Element 3 an seiner Außenfläche mit einer Beschichtung 4 versehen, die das Element 3 vollständig abdeckt und somit zunächst verhindert, daß dieses Element 3 wirksam wird. Die Beschichtung ist so ausgewählt, daß sie sich bei einem PH-Wert unter 9 zersetzt, so daß dann der Wirkstoff des Elementes 3 wirksam wird und den in diesem Element enthaltenden Vapor-Corrosion-Inhibitor freisetzt. Durch die Verwendung der Elemente 3 ist es möglich, bei einem guten Beton, der widerstandsfähig gegen CO2 sowie auch widerstandsfähig gegen die verwendeten Corrosion-Inhibitor-Zusätze ist, die Lebenszeit einer Stahlbaukonstruktion wesentlich zu verlängern, beispielsweise zu verdoppeln.In the embodiment shown, the corrosion inhibitor element 3 is provided on its outer surface with a coating 4 that completely covers the element 3 and thus initially prevents this element 3 from becoming effective. The coating is selected so that it decomposes at a pH value below 9, so that the active ingredient of the element 3 then becomes effective and releases the vapor corrosion inhibitor contained in this element. By using the elements 3, it is possible to significantly extend the service life of a steel construction, for example to double it, with good concrete that is resistant to CO2 and also resistant to the corrosion inhibitor additives used.

Die Figur 2 zeigt wiederum in vereinfachter Darstellung einen Schnitt durch ein Betonbauteil 1a mit der dortigen Armierung 2a. Innerhalb der U-förmigen oder korbartigen Armierung 2a ist ein Korrosionsschutzelement 3 angeordnet. Weitere Korrisionsschutzelemente oder -bänder 3a sind um die U-förmige oder korbförmige Armierung 2a verteilt vorgesehen. Die Elemente 3 und 3a enthalten wiederum das VCI-Material und sind an ihrer Außenfläche mit der Beschichtung 4 versehen. Letztere enthält einen Bestandteil, der bei einem Absinken des pH-Wertes im Beton unter 9 und somit bei der Gefahr eines Röstens der Armierung 2 bzw. 2a für die Freigabe des VCI-Produktes bzw.-Wirkstoffes die Beschichtung 4 auflöst oder durchgängig macht. Das Korrodieren des die Armierung 2 bzw. 2a bildenden Baustahls beginnt etwa bei einem pH-Wert von 9-10, und zwar dann, wenn die Kohlensäure aus der Luft das freie CaO oder CaOH2 in CaCO3 umwandelt und damit der Korrosionsschutz durch den Beton verlorengeht. Die Beschichtung 4 enthält dann beispielsweise CaO oder CaOH₂ und ist beispielsweise als Latexüberzug ausgebildet, die diesen Bestanteile beigemischt in einer Latexemulsion enthält.Figure 2 again shows a simplified representation of a section through a concrete component 1a with the reinforcement 2a there. A corrosion protection element 3 is arranged within the U-shaped or basket-like reinforcement 2a. Further corrosion protection elements or strips 3a are provided distributed around the U-shaped or basket-like reinforcement 2a. The elements 3 and 3a again contain the VCI material and are provided with the coating 4 on their outer surface. The latter contains a component which dissolves or makes the coating 4 permeable if the pH value in the concrete drops below 9 and thus there is a risk of the reinforcement 2 or 2a roasting, releasing the VCI product or active ingredient. The corrosion of the structural steel forming the reinforcement 2 or 2a begins at a pH value of around 9-10, when the carbonic acid in the air converts the free CaO or CaOH2 into CaCO3 and the corrosion protection provided by the concrete is lost. The coating 4 then contains CaO or _CaOH2, for example, and is designed as a latex coating, for example, which contains these components mixed into a latex emulsion.

Die Neuerung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß verschiedene Abwandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Neuerung zugrundeliegende Gedanke verlassen wird. So ist es beispielsweise auch möglich, die Baustähle der Armierung 2 oder einen dieser Baustähle zusätzlich oder anstelle zu der Verwendung des Elementes 3 mit dem VCI-Material zu beschichten und auf diese Schicht dann beispielsweise die Beschichtung 4 aufzubringen.The innovation was described above using exemplary embodiments. It goes without saying that various modifications are possible without thereby departing from the idea underlying the innovation. For example, it is also possible to coat the structural steels of the reinforcement 2 or one of these structural steels with the VCI material in addition to or instead of using the element 3 and then apply the coating 4 to this layer, for example.

Die Neuerung eignet sich insbesondere auch bei Spannbetonkonstruktionen mit Vorspannstählen, wobei die Spannkanäle dann mit einem VCI beschichteten Spannstahl beschickt werden und in diese Spannkanäle zusätzlich ein VCI-Profil 3 mit dem Überzug 4 beigelegt wird.The innovation is particularly suitable for prestressed concrete structures with prestressing steels, whereby the prestressing channels are then filled with a VCI-coated prestressing steel and a VCI profile 3 with the coating 4 is additionally inserted into these prestressing channels.

Claims

Protection claims

1. Reinforced concrete structure consisting of concrete and at least one reinforcement (2) made of structural steel embedded in the concrete, characterized in that at least one VCI material is added to or adjacent to the reinforcement (2) or elements of this reinforcement (2), which contains at least one corrosion inhibitor or vapor corrosion inhibitor as an active ingredient, which is enclosed in a coating or covering compound (4) which only dissolves or decomposes in an acidic environment, preferably in an acidic, aqueous environment to release the active ingredient.

2. Reinforced concrete structure according to claim 1, characterized in that the coating or covering compound (4) only dissolves or decomposes in an environment with a pH value of 9 or below 9.

3. Reinforced concrete structure according to claim 1 or 2, characterized in that the active ingredient is benzene triazide and/or toluene triazide and/or sodium benzoate.

4. Reinforced concrete structure according to one of the preceding claims, characterized in that the VCI material (3) contains the active ingredient in a mixture with a filler or carrier and/or on a carrier.

5. Reinforced concrete structure according to one of the preceding claims, characterized in that the VCI material (3) is coated with the coating or covering compound (4).

6. Reinforced concrete structure according to one of the preceding claims, characterized in that the VCI material is a shaped body (3), for example a rod- or bar-shaped shaped body.

7. Reinforced concrete structure according to one of the preceding claims, characterized in that the active ingredient is provided in and/or on a carrier material.

8. Reinforced concrete structure according to one of the preceding claims, characterized in that the active ingredient is incorporated in the carrier material.

9. Reinforced concrete structure according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier material is a flexible carrier material, for example a cord or rope-like carrier material.

10. Reinforced concrete structure according to one of the preceding claims, characterized in that the molded body or carrier body (3) is coated with the coating or covering compound (4).

11. Reinforced concrete structure according to one of the preceding claims, characterized in that the VCI material is present in a form encapsulated with the coating or covering compound (4), for example in a micro-encapsulated form.

12. Reinforced concrete structure according to one of the preceding claims, characterized in that the VCI material is in powder form.

13. Reinforced concrete structure according to one of the preceding claims, characterized in that the coating or covering compound (4) contains CaO and/or CaOH ₂ .

14. Corrosion protection agent for structural steel reinforcement (2) of a reinforced concrete structure, characterized by a VCI material for use in the concrete of the reinforced concrete structure, which contains at least one corrosion inhibitor or vapor corrosion inhibitor as an active ingredient, which is enclosed in a coating or covering compound (4) which only dissolves in an acidic environment,

preferably in an acidic, aqueous environment to release the active ingredient dissolves or decomposes.

15. Corrosion protection agent according to claim 14, characterized in that the coating or covering compound (4) only dissolves or decomposes in an environment with a pH value of or below 9.

16. Corrosion protection agent according to claim 14 or 15, characterized in that the active ingredient is benzene triazide and/or toluene triazide and/or sodium benzoate.

17. Corrosion protection agent according to one of the preceding claims, characterized in that the VCI material (3) contains the active ingredient in a mixture with a filler or carrier and/or on a carrier.

18. Corrosion protection agent according to one of the preceding claims, characterized in that the VCI material (3) is coated with the coating or covering compound (4).

19. Corrosion protection agent according to one of the preceding claims, characterized in that the VCI material is a shaped body (3), for example a rod- or bar-shaped shaped body.

20. Corrosion protection agent according to one of the preceding claims, characterized in that the active ingredient is provided in and/or on a carrier material.

21. Corrosion protection agent according to one of the preceding claims, characterized in that the active ingredient is incorporated in the carrier material.

22. Corrosion protection agent according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier material is a flexible carrier material,

for example a cord or rope-like carrier material.

23. Corrosion protection agent according to one of the preceding claims, characterized in that the shaped body or carrier body (3) is coated with the coating or covering compound (4).

24. Corrosion protection agent according to one of the preceding claims, characterized in that the VCI material is present in a form encapsulated with the coating or covering compound (4), for example in a micro-encapsulated form.

25. Corrosion protection agent according to one of the preceding claims, characterized in that the VCI material is in powder form.

26. Corrosion protection agent according to one of the preceding claims, characterized in that the coating or covering compound (4) contains CaO and/or CaOH ₂ .