Potentialfeldmessung

Verfahrensbeschreibung

Die elektrochemische Potentialfeldmessung ermöglicht das Einschätzen der Wahrscheinlichkeit aktiver Korrosionsvorgänge in Stahlbeton.

Der Korrosionsvorgang an Bewehrung in Beton, unabhängig von der Ursache (Karbonatisierung, Chlorideindringen), kann vereinfacht als Stromkreislauf betrachtet werden. Die Elektronen, die dabei zwischen dem anodischen Teil (Eisenauflösung) und dem kathodischen Teil (Sauerstoffreduktion) des Korrosionsvorgangs transportiert werden (= Stromfluss), bauen ein Potentialfeld auf, welches bei ausreichender Ausprägung an der Betonoberfläche mit geeigneter Messtechnik gemessen werden kann.

Da einzelne elektrische Potentiale nicht messbar sind, erfolgt mit spezieller Messtechnik die Messung  von elektrischer Spannung als Differenz der Potentiale zwischen der Bewehrung und einer an der Bauteiloberfläche aufgesetzten Bezugselektrode mit einem bekannten Referezpotential (sog. Halbzelle, daher die engl. Bezeichnung half-cell potential measurement für Potentialfeldmessung).

Um diese Spannung zu messen ist es erforderlich, die Bewehrung elektrisch leitend mit dem Messgerät (der Messelektrode) zu verbinden. Dies geschieht über Freilegen und Kontaktieren der Bewehrung. Um eine ausreichende Leitfähigkeit des Betons sicherzustellen wird die Messoberfläche befeuchtet und eine ausreichende Eindringzeit gewährleistet.

Zur sachgerechten Interpretation der Messergebnisse werden bei Verdacht auf Chlorideintrag (z.B. bei der Untersuchung von Parkhäusern) Bohrmehlproben zur Erstellung von Chloridtiefenprofilen entnommen und die Karbonatisierungstiefe stichprobenartig bestimmt. An allen untersuchten Bereichen wird die Betondeckung gemessen, denn in Bereichen mit tieferliegender  Bewehrung werden bei gleicher Korrosionsaktivität gegenüber Bereichen mit geringerer Betondeckung unauffälligere Messwerte an der Betonoberfläche gemessen. Um die Auswirkung der Betonqualität zu erfassen, sind zumindest stichprobenartig Feuchte- bzw. Widerstandsmessungen erforderlich.


Verfahrensgrenzen

Die Potentialfeldmessung kann nur solche Korrosionsvorgänge anzeigen, die zum Zeitpunkt der Messung aktiv ablaufen. Unterbrochene oder abgeschlossene Korrosionsvorgänge, die keine messbare Potentialdifferenz verursachen, können nicht detektiert werden. Häufig stellen sich bei erheblicher vorangeganender Korrosion aber bereits sichtbare Schäden (Risse, Ablaufspuren) an der Betonoberfläche ein.

Die Messergebnisse lassen keinen Rückschluss auf Korrosionsgeschwindigkeiten oder Querschnittsverluste der Bewehrung zu. Punktuelle Sondierungsöffnungen sind daher zur Feststellung von Zustand, Umfang und Ursache von Schäden unerlässlich.

Sehr hohe oder stark unregelmäßige Betondeckungen sind gesondert zu betrachten, da der Elektrolytwiderstand des Betons dann grenzwertig wird. Hier sind ggf. zusätzliche Untersuchungen erforderlich. Ablösungen, Risse, freiliegende Bewehrung und andere Einflüsse auf die Messergebnisse der Potentialfeldmessung sind in jedem Falle fachkundig zu bewerten.

Auf elektrisch isolierenden Beschichtungen kann nicht gemessen werden. Der Einfluss einer Beschichtung ist daher vor Durchführung der Potentialfeldmessung einzuschätzen.


Einsatzmöglichkeiten in der Bauwerksuntersuchung

  • Ortung und Eingrenzung korrosionsaktiver und korrosionsfreier Bereiche an allen Stahlbetonbauteilen
  • Bestandsaufnahme zur Bewertung des Zustands von Bauteilen und Bauwerken
  • Kostenoptimierte Planung von Instandsetzungsmaßnahmen
  • Bei wiederkehrender Messung: Optimierung der Lebensdauer von Bauwerken und der Kosten der durchzuführenden Instandsetzungsmaßnahmen