CMS-Elektrode

Die Corrosion-Monitoring-System-Elektrode (kurz CMS-Elektrode) ist eine Silber-Silberchlorid-Elektrode und gehört damit zu den Elektroden zweiter Art. Sie wird in Form langer Drähte verarbeitet und beispielsweise zur Messung der Korrosion und auch Korrosionsgefährdung der Stahlbewehrung in Stahlbeton bzw. bei Litzen- oder Stabstahl in Anker bei verschiedenen Bauwerken eingesetzt.

CMS-Elektrode.

Aufbau

Messsystem mit der CMS-Elektrode.

Funktion, oben Elektrode unten Stahlbewehrung

Bei diesem Elektrodentyp handelt es sich um einen mit Silberchlorid beschichteten Silberdraht, der mit einem Geflecht umwickelt ist. Die Elektrode wird in Beton bzw. Zementmörtel nahe der Stahlbewehrung verlegt. Die Poren des Zementleims bzw. Betons sind mit Wasser gefüllt, welches als Elektrolytlösung funktioniert. Dadurch ist ein minimaler Ionenfluss gewährleistet, der ausreicht, um das Redox-Gleichgewicht an der Elektrodenoberfläche einzustellen. Das Messgerät bzw. der Referenzelektroden-Eingang eines Potentiostaten ist sehr hochohmig, sodass hier keine nennenswerten Ströme zustande kommen.

Anwendungen

In der praktischen Anwendung werden CMS-Elektroden beispielsweise zur Messung der Korrosion und auch Korrosionsgefährdung von Stahl im Beton bzw. Zementleim verwendet.

CMS-Elektrode bei der Confederation Bridge in Kanada

CMS-Elektroden werden im Brückenbau verwendet, um dort die Korrosion der Bauteile zu überwachen, die mit Streusalz sehr stark beansprucht werden. Falls Korrosion entdeckt wird, kann mit einem kathodischen Korrosionsschutz eine weitere Ausbreitung der Korrosion verhindert werden.

Stabanker mit CMS-Elektrode.

Bei Ankern in der Geotechnik werden CMS-Elektroden seit 1995 sehr erfolgreich eingesetzt. Das ruhendene System der Anker kann durch zwei Vorkommnisse gestört werden: Verschiebungen des Untergrundes oder Korrosion des Ankers.

Die Beanspruchung der Anker ändert sich bei einer Verschiebung des Geländes und es muss geprüft werden, ob hier Kräfte im zugelassenen Bereich auftreten oder nicht. Dies kann mittels Beobachtung und Vermessung der Bauteile, an denen die Anker fixiert sind, kontrolliert werden. Es kann im gegebenen Fall eine Kraftmessung durchgeführt werden.

Bei Auftreten von Korrosion bei Ankern kommt es zu einer Verringerung des Stahlquerschnittes, womit die erforderliche Sicherheit verloren geht und schließlich zum Bruch des Ankers führt. Mit einer CMS-Elektrode ist diese Korrosion entlang des gesamten Ankers sehr einfach zu überprüfen; Gegenmaßnahmen können frühzeitig ergriffen werden.

Es zeigt sich, dass in der Praxis nur die wiederkehrende Korrosionsmessung bei Ankern durchgeführt werden soll. Damit hat man mit einer sehr günstigen Kontrolle das Gesamtsystem Anker-Bauwerk bezüglich der Erhaltung eines Bauwerkes im Griff. Es sind bereits einige hundert Anker mit der CMS-Elektrode ausgerüstet und werden seit 1993 erfolgreich überwacht. Einsatzländer sind Österreich, Deutschland, Schweiz, USA und Kanada.

Literatur

• Bernhard Wietek: Monitoring the Corrosion of Steel in Concrete. Concrete Society, London 1996.
• Bernhard Wietek: Ein Korrosions-Meß-System für Daueranker. GD-Anker Kolloquium 1996.
• Bernhard Wietek: Früherkennung von Korrosion bei Brücken. VÖZ-Kolloquium Forschung und Entwicklung für Zement und Beton, Wien, 4. November 1997
• Bernhard Wietek: Erkennen der Größe der Korrosionsflächen bei Vorspanngliedern mit Hilfe von Elektroden. Endbericht Forschungsvorhaben 3525 BMWA, Feber 2000.
• Lazzari et.al.: „Laboratory testing on linear-continuos-reference-electrode type“. Dipartimento di Chemica, Politecnico di Milano, EuroCorr 2003.