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Baustoffkunde I > Metallkorrosion > Flashcards

Metallkorrosion Flashcards

1
Q

Nennen Sie drei Korrosionsarten.

A
  1. Säurekorrosion
  2. Bakterielle Korrosion
  3. Spannungskorrosion
  4. Sauerstoffkorrosion
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Q

Durch welche zwei Vorgänge, die eine elektrochemisch bedingte Schädigung der Bewehrung erst ermöglichen, kommt es üblicherweise zur Korrosion eines Bewehrungsstahls im umgerissenen Beton?

A
  • Karbonatisierungsfront des Betons erreicht die Bewehrungslage
  • Chloride dringen in den Beton ein und erreichen ein kritisches Maß an der Bewehrung
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3
Q

Warum ist bei Stahlbetonbauteilen die Bewehrung üblicherweise auch in nassem Beton vor Korrosion geschützt?

A

Durch den hohen pH-Wert der Betonporenlösung zwischen 12,5 - 13,5 bildet sich auf der Stahloberfläche ein extrem dichter Schutzfilm (Passivschicht), der eine Eisenauflösung verhindert.

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4
Q

Durch welche beiden vergleichbar einfachen Maßnahmen bei der Bauausführung kann die Korrosion von Stahl in Beton in den meisten Fällen dauerhaft verhindert werden?

A
  1. Sicherstellung der erforderlichen Betonqualität

2. Einhaltung einer ausreichenden Betondeckung

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5
Q

Nennen Sie 4 Voraussetzungen, die für das Zustandekommen einer Metallkorrosion des Sauerstofftyps erfüllt sein müssen.

A
  1. Elektrische Leitfähigkeit im Metall (immer vorhanden)
  2. Anodische Einauflösung muss möglich sein
  3. Elektrolytische Leitfähigkeit um das Metall
  4. Sauerstoff im Elektrolyten
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6
Q

Definieren Sie „Passivität“.

A
  • im alkalischen Bereich liegt korrosionsmäßig Passivität vor
  • Ursache: Bildung dünner, aber dichter und festhaftender Oxidschichten aus Fe2O3
  • > Korrosionsgeschwindigkeit wird auf fast 0 herabgesetzt, da dem Durchschnitt der Ionen ein erheblichen Widerstand entgegenwirkt
  • Ursache für Korrosionsschutz von Stahl in Beton (pH-Wert Beton: ca. 13)
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7
Q

Definieren Sie „Anode“.

A
  • Bereich einer Metalloberfläche, an dem Oxidationsreaktionen ablaufen
  • an dieser Stelle gehen die positiv geladenen Metall-Ionen in Lösung über (Rohstoff)
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8
Q

Definieren Sie „Kathode“.

A
  • Bereich der Metalloberfläche, an dem Reduktionsreaktionen ablaufen
  • hier werden die bei der Oxidation entstehenden Elektronen verbraucht
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9
Q

Definieren Sie „Makroelement“.

A
  • Korrosionselement mit örtlich getrennter Anode und Kathode
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10
Q

Definieren sie „Passivschicht“.

A
  • Schutzschicht, die sich bei bestimmten Randbedingungen auf der Metalloberfläche ausbildet
  • führt dazu, dass sich das Metall passiv, d.h. Wie ein Edelmetall, verhält
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11
Q

Definieren Sie „Depassivierung“.

A
  • Zerstörung der Passivschicht auf der Metalloberfläche, durch die die Korrosion des Metalls möglich wird
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12
Q

Nennen Sie drei Beispiele für Makroelementbildung im Bauwesen.

A
  1. Bewehrungskorrosion im gerissenen Bauteil (Anode: Stahl im Rissbereich, Kathode: Stahl im umgerissenen Bereich)
  2. Bewehrungskorrosion in Folge von einseitiger Chloridkontamination an einem Parkdeck aus Stahlbeton (Anode: Obere Bewehrungslage, Kathode: Untere Bewehrungslage)
  3. Kontaktkorrosion z.B. bei beschädigter Verzinkung auf Stahlelementen
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13
Q

Definieren Sie Spaltkorrosion und nennen Sie die Ursachen.

A
  • in Spalten hält sich die Feuchtigkeit besonders gut, wodurch die Sauerstoffzufuhr stark behindert wird
  • unter diesen Bedingungen (schlechte Belüftung) sinkt das Potential u.U. Um größenordnungsmäßig 100 - 300 mV gegenüber dem gut belüfteten Nachbarbereichen
    —> es entstehen vergleichbare Verhältnisse bzgl. Der Potentialunterschiede wie bei der Kontaktkorrosion
  • in schlecht belüfteten Spalten bilden sich deshalb bevorzugt anodische Bereiche mit hohen Abtragsraten aus
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14
Q

Nennen Sie die Gesetzmäßigkeit zur Berechnung der Korrosionsgeschwindigkeit und geben Sie die Formel an.

A
  • Flächenregel

- Vkorr = K * (Kathodenfläche/Anodenfläche)

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15
Q

Erläutern Sie kurz, warum es in einer Bodenplatte aus Stahlbeton im Bereich eines durchgehenden Trennrisses bei Chlorideinwirkung schnell zur Korrosion kommt.

A
  • in einem Trennriss geht der alkalische Schutz des Betons im Rissbereich sofort verloren
  • außerdem können die Chloride die Bewehrung über den Riss schnell erreichen, wodurch es schnell zur Depassivierung kommt
  • in diesem Bereich kann mehr oder weniger ungehindert Korrosion ablaufen
    • > Voraussetzung: Ausreichendes Sauerstoffangebot
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16
Q

Definieren Sie „Elektrolyt“.

A

Stoff, dessen elektrische Leitfähigkeit darauf beruht, dass er Ionen enthält, d.h. Jede wässrige Lösung

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17
Q

Definieren Sie „Korrosionselement“.

A
  • Galvanisches Element, welches sich bei der Korrosion eines Metalls aufbaut
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18
Q

Definieren Sie „Galvanisches Element“.

A

Geschlossener Stromkreis bestehend aus Anode und Kathode, die sowohl elektronenleitend und elektrolytisch miteinander verbunden sind

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19
Q

Nennen Sie drei Methoden des korrosionsschutzgerechten Konstruierens.

A
  1. Kontaktkorrosion vermeiden
  2. Schlecht belüftete Spalte vermeiden
  3. Kondenswasserbildung vermeiden
20
Q

Definieren Sie „Polarisationswiderstand“.

A
  • Quotient aus der Potentialänderung einer Elektrode, die durch einen Strom von außen verursacht wird
  • Ergebnis der Hemmung der an den Elektroden ablaufenden Vorgänge
21
Q

Definieren Sie „Elementstrom“.

A
  • Elektrischer Strom, der zwischen Anode und Kathode eines Korrosionselements fließt
  • verhält sich proportional zur Abtragungsgeschwindigkeit
22
Q

Definieren Sie „Immunitätsbereich“.

A
  • bei negativen Potentialen findet infolge der als Kathode wirkenden Stahloberfläche keine Korrosion statt
  • > Immunität
  • dieser Bereich wird durch Fremdstrombeaufschlagung bewusst eingestellt zum Korrosionsschutz
23
Q

Definieren Sie „pH-Wert“.

A

Maßzahl für die Wasserstoffkonzentration und damit für die Stärke einer sauren bzw. alkalischen Reaktion einer Lösung

24
Q

Definieren Sie „Elementspannung“.

A

Spannung, die zwischen Anode und Kathode messbar ist, wenn diese nicht elektrisch miteinander verbunden sind

25
Q

Erläutern Sie die Vorgänge für den Fall, dass die Kathode eine sehr große Fläche hat.

A
  • der metallische Überzug weist ein deutlich höheres elektrisches Potential auf als Stahl
  • dieser wird an der beschädigten Stelle zur Anode der sich ausbildenden Kontaktkorrosionselemente
  • d.h. Die anodische Teilreaktion mit Metallauflösung findet am Stahl statt
26
Q

Erläutern Sie die Vorgänge für den Fall, dass die Anode eine sehr große Fläche hat.

A
  • aufgrund des niedrigen elektrochemischen Potentials des metallischen Überzugs 2 wird der Überzug zur Anode
  • schützt somit den freiliegenden Stahl solange vor Korrosion bis der Überzug sich aufgelöst hat
27
Q

Definieren Sie „Potential“.

A
  • Maß für die Ionisierbarkeit für ein Metall in einem bestimmten Elektrolyten
  • abhängig von der Metallart, den Eigenschaften der Elektrolyten und der Temperatur
28
Q

Definieren Sie „Elektrolytwiderstand“.

A

Ohm‘scher Widerstand des Elektrolyten

29
Q

Eine metallische Gasleitung geht durch die Betonaußenwand. Zur Fixierung wurde die Gasleitung an der Bewehrung befestigt, sodass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Gasleitung und Bewehrung besteht. Bewehrung, Gasleitung und Befestigungsdraht bestehen aus Stahl und haben daher das gleiche elektrische Potential.
Warum kommt es in diesem Fall zur Korrosion?

A
  • im Bereich von metallischen Hausanschlussleitungen, die durch Außenbetonwände geführt werden, kann starke Makrokorrosionselementbildung dann auftreten, wenn solche Rohre mit der Bewehrung der Betonbauteile elektrisch-leitend in Kontakt treten
  • gesamte Bewehrung kann im passiven als Kathode wirken
  • Übergangsstelle zum Erdreich: Konzentration kleiner Anoden
  • große Verhältnis von Kathoden- und Anodenflächen führt zu sehr hoher Korrosionsgeschwindigkeit
30
Q

Erklären Sie, warum es in Stahlbetonbauteilen im Bereich eines durchgehenden Trennrisses bei Chlorideinwirkung schnell zu Korrosion kommen kann und warum dies kritisch zu betrachten ist.

A
  • Trennriss: Alkalischer Schutz des Betons geht im Rissbereich sofort verloren
  • Chloride können die Bewehrung über den Riss schnell erreichen -> schnelle Depassivierung
  • Entstehung von Potentialdifferenzen zwischen der geschützten Bewehrung im Riss, welche zur Anode wird
  • Rissstelle: Bewehrung kann durch anodische Teilreaktion unter bestimmten Bedingungen sehr schnell rosten
  • Anodenfläche viel kleiner als Kathodenfläche (Flächenregel)
31
Q

Definieren Sie „Polarisation“.

A

Änderung des Potentials einer Elektrode durch Wirkung eines äußeren Stroms

32
Q

Definieren Sie „Ruhepotential“.

A

Potential einer Elektrode bei äußerer Stromlosigkeit

33
Q

Definieren Sie „Korrosionsbereich“.

A
  • in diesem Bereich kann ungehindert Korrosion ablaufen

- positiv geladene Eisenionen gehen in die Lösung über

34
Q

Definieren Sie „Elektrode“.

A

Elektronenleitender Werkstoff in einem ionenleitenden Medium

35
Q

Welches System sollte zur Ausführung verwendet werden?

A
  • System mit deutlicher kleinerer Kathode als Anode
  • > Gewährleistung einer langen Lebensdauer bei ausreichender Dicke des Überzugs
  • System mit geringerer Korrosionsgeschwindigkeit
36
Q

Ein Zimmermann schraubt eine Kupferregenrinne mit Schrauben aus unlegiertem Stahl. Schon nach kurzer Zeit beginnen die dem Regen ausgesetzten Stahlschrauben zu rosten.
Um welche Art der Sauerstoffkorrosion handelt es sich?
Erläutern Sie.

A

Art: Kontaktkorrosion

  • Kontakt von edlem (Kupfer) mit unedlem Metall (unlegierter Szahl): Große Treibspannungen durch unterschiedliche elektrochemische Potentiale
  • elektrische sowie elektrolytische Verbindung zwischen beiden Metallen
  • Bildung eines galvanischen Elements: Korrosion
37
Q

Zwei Behälter mit einer Lösung sind elektrisch leitend verbunden. Beurteile ob ein Strom zwischen den beiden Behältern messbar ist.

  1. Behälter 1: Chloridfreie alkalische Lösung pH13 Behälter 2: Chloridfreie alkalische Lösung pH13
  2. Behälter 1: Chloridfreie alkalische Lösung pH13 Behälter 2: Alkalische Lösung pH13 mit 100g/l HCl
  3. Behälter 1: Chloridfreie alkalische Lösung pH13 Behälter 2: Chloridfreie alkalische Lösung pH8
A
  1. Stromfluss: Nein
  2. Stromfluss: Ja
  3. Stromfluss: Ja
38
Q

Bei welchem System ist mit höherer Korrosionsgeschwindigkeit zu rechnen?
Geben Sie die zugrundeliegende Gesetzmäßigkeit an und benennen Sie die enthaltenen Größen.

A
  • System wo das Flächenverhältnis zwischen Kathode und Anode sehr groß ist

V(korr.) = K * AK/AA

V(korr.): Korrosionsgeschwindigkeit an der Anode in mm/a
K: Systemabhängige Konstante
AK: Kathodenfläche
AA: Anodenfläche

39
Q

Warum kommt es bei dem Fall der Stahlschraube in dem Kupferblech zu sehr hohen Korrosionsgeschwindigkeiten?

A
  • unedle Stahlschraube (Anode) besitzt eine deutlich geringere Oberfläche als das Kupferblech
  • > Umsetzung vieler Elektronen an der Kathode, die von der Anode geliefert werden müssen
  • sehr schnelle Korrosion

Flächenregel: V(korr.) = K * AK/AA

40
Q

Tragen Sie in die Skizze folgende Punkte ein:

  1. Lage der Anode und Kathode
  2. Teilreaktionen
  3. Korrosionsbild

Material Elektrochemisches Potential
Überzug 1 + 0,38
Stahl - 0,40

A
41
Q

Gegeben ist eine Skizze einer Gasleitung in der Betonwand. Tragen Sie die nachfolgend angegebenen Bestandteile eines Korrosionssystems richtig in die Skizze ein:
Elektrolyt, Metallionen (Me+), Hydroxydionen (OH-), Elektronenströme (e-), Ionenströme, Anode, Kathode

A
42
Q

Orden Korrosionsbereich, Passivitätsbereich und Immunitätsbereich in der Skizze ein

A
43
Q

Gegeben ist ein mit Wasser gefüllter Spalt. Beschriften Sie die anodische Zone, kathodische Zone und den Bereich, wo Korrosionsprodukte anfallen.

A
44
Q

Tragen Sie in die Skizze folgende Punkte ein:

  1. Lage der Anode und Kathode
  2. Teilreaktionen
  3. Korrosionsbild

Material Elektrochemisches Potential
Überzug 1 - 0,70
Stahl - 0,40

A
45
Q

Nenne die dargestellten Korrosionsausprägungen.

A
46
Q

Beschrifte die Stahlschraube in dem Kupferblech mit den folgenden Begriffen:
Elektrolyt, Metallionen (Me+), Hydroxydionen (OH-), Elektronenströme (e-), Ionenströme, Anode, Kathode

A

Baustoffkunde I (6 decks)

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