Korrosion
Stahl im Beton ist zunächst vor Korrosion geschützt, da sich unter den hochalkalischen Bedingungen im Beton (pH = 12,5 – 13,8) auf der Stahloberfläche ein dichter Passivoxidfilm ausbildet, der die Eisenauflösung verhindert. Erreichen Chloride (z.B. aus Tausalzanwendung) in einer kritischen Konzentration oder die Carbonatisierungsfront von der Bauteiloberfläche ausgehend die Bewehrungsoberfläche, wird der Passivfilm zerstört, so dass die Bewehrung korrosionsbereit vorliegt. Unter Anwesenheit von Sauerstoff und Feuchtigkeit bildet sich an der Stahloberfläche ein Korrosionselement aus, bei dem die beiden Teilprozesse der Korrosion, die anodische Eisenauflösung und die kathodische Sauerstoffreduktion, entweder örtlich getrennt (Makrokorrosionselement) oder unmittelbar nebeneinander (flächige Korrosion) ablaufen.
Bei der anodischen Eisenauflösung werden Eisenionen Fe2+ an den umgebenden Elektrolyten abgegeben. Die überschüssigen Elektronen werden in der Bewehrung zur Kathode transportiert, wo sie bei der kathodischen Reduktion von Sauerstoff unter Anwesenheit von Wasser zu Hydroixidionen OH- umgesetzt werden. Hydroxidionen werden im Porengefüge des Betons von der Kathode zur Anode transportiert und reagieren dort mit den Eisenionen zu den bekanten Korrosionsprodukten. Durch diesen Rücktransport wird der Stromkreislauf geschlossen. Das heißt, im Korrosionselement fließt ein elektrischer Strom zwischen Anode und Kathode. Die Ausbildung des Korrosionselements geht mit einer Verschiebung des Potentials der Anode in negativer Richtung einher.
corrosion basics
Steel in concrete is protected from corrosion due to a stable passive oxide film which is formed on the steel surface in the highly alkaline environment of concrete (pH = 12.5 – 13.8). This passive film will stop further iron dissolution. This passive film on the steel surface can be destroyed if chlorides penetrating from the concrete surface will exceed a critical concentration or the carbonation of the concrete reaches the steel surface. In this case, a corrosion element will form on the steel surface, consisting of anodic areas iron is dissolved and cathodic areas in which oxygen is consumed. In the anodic partial reaction, iron ions Fe2+ are dissolved and the excessive electrons are transported in the steel to the cathodic areas where electrons, water and oxygen are consumed in the cathodic partial reaction, the formation of hydroxyl ions. These hydroxyl ions can then be transported in the concrete pore system to the anodic areas where react with the iron ions to form the well-known corrosion products. The transport of electrons from anode to cathode in the reinforcement and hydroxyl ions in the concrete from cathode to anode thus leads to the formation of a closed circuit and an electrical current flow in the corrosion element. This current flow goes along with a drop of the corrosion potential of the anode to more negative values.
