Bewertung der Verschleißbeständigkeit von befahrbaren Oberflächenschutzsystemen unter realitätsnahen Prüfbedingungen

  • Parkbauten aus Stahlbeton sind v. a. in den Wintermonaten chloridhaltigen Wässern ausgesetzt. Dringen die Chloride über Risse bis zum Bewehrungsstahl vor, so kann dies Bewehrungskorrosion auslösen. Ebenfalls korrosionsauslösend kann CO2 sein. Beides geht, sofern keine Schutzmaßnahmen getroffen werden, mit dem Verlust der Gebrauchstauglichkeit bis hin zur Gefährdung der Standsicherheit des Bauwerks einher. Eine mögliche Maßnahme zum Schutze des Bauwerks vor diesen korrosionsauslösenden Medien stellt der Oberflächenschutz mit polymeren Systemen dar. Aufgrund der Befahrung durch PKWs sind die Oberflächenschutzsysteme mechanischem Abrieb ausgesetzt, welchem sie nur eine gewisse Zeit widerstehen können. Der Nachweis der Verschleißbeständigkeit erfolgt normativ gegenwärtig mit Verfahren, die aus anderen Bereichen entliehen sind und die hier auftretenden Verschleißmechanismen nicht ansatzweise widerspiegeln. Im theoretischen Teil dieser Arbeit werden die verschiedenen Aufbauvarianten von Oberflächenschutzsystemen und deren Funktionsweise erörtert. Ebenfalls werden die normativen und nicht normativ geregelten Prüfverfahren hinsichtlich der wirkenden Verschleißmechanismen bewertet. Im anschließenden praktischen Teil werden die Entwicklung und Evaluierung der Tauglichkeit eines eigenen Prüfstandes vorgestellt. Zusätzlich erfolgt eine Abgrenzung des Prüfverfahrens zum BCA-Verfahren (normatives Prüfverfahren) und dem Bänziger Rad (Prüfstand der Sika Deutschland GmbH). Neben der Prüfung marktüblicher Beschichtungssysteme werden weitere Parameter hinsichtlich ihrer Verschleißbeständigkeit geprüft. Dazu zählen die umgebungsbedingten Einflüsse wie eine zusätzliche Wasserbeaufschlagung und Verunreinigungen der Oberfläche, die durch eine Splittbeaufschlagung dargestellt werden, sowie der produktspezifische Einfluss der Deckversiegelung. Es können sowohl Unterschiede zwischen als auch innerhalb eines Oberflächenschutzsystemes aufgezeigt werden. Neben der Durchführung der Verschleißversuche werden auch verschiedene Wege zur Dokumentation des Verschleißes entwickelt. Hiervon hervorzuheben ist die zerstörungsfreie Aufzeichnung des Verschleißes mittels eines 2D / 3D-Lasers. Weiterhin werden mechanische Werkstoffparameter ermittelt und deren Aussagekraft hinsichtlich einer Verschleißbeständigkeit bewertet. Die Ergebnisse der vorgenannten Forschungsvorhaben mündeten in einen beim Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen der Förderschiene "WIPANO - Wissens- und Technologietransfer durch Patente und Normen" beantragten und inzwischen bewilligten Normungsantrag mit dem Titel „Entwicklung eines Prüfverfahrens zur Bestimmung der Verschleißbeständigkeit von befahrenen Oberflächenschutzsystemen mit Hilfe des Parking Abrasion Test (PAT-Verfahren)“.
  • Reinforced concrete parking structures are exposed to chloride-containing waters, especially during the winter months. If the chlorides penetrate through cracks to the reinforcement steel, this can trigger reinforcement corrosion. Corrosion can also be induced by CO2. Both are accompanied by the loss of usability and the stability of the structure. To protect the building from these corrosion-inducing media it is a protective measure of the surface protection with polymeric systems. Due to the vehicle driving, the systems are mechanically abradable, which they can only withstand for a certain time. The evidence of wear resistance is normative with procedures that are borrowed from other areas and the wear mechanisms are not even remotely reflected. In the theoretical part of this work the construction variants of surface protection systems and their functioning are discussed. The various normative and non-normatively controlled test methods are evaluated with regard to the effective wear mechanisms. In the following practical part, a test stand is built and the suitability of the test procedure is evaluated there. In addition, the test procedure is differentiated from the BCA procedure (normative test procedure) and the Bänziger wheel (test stand of Sika Deutschland GmbH). In addition to testing commercially available coating systems, other parameters are checked for their wear resistance. These include the environmental influences such as additional water and grit as well as the product-specific influence of the top seal. Differences between and within a surface protection system can be shown. In addition to carrying out the wear tests, various ways of documenting the wear are also being developed. Of particular note is the non-destructive recording of wear using a 2D / 3D laser. Furthermore, mechanical material parameters are determined and their informative value regarding wear resistance is evaluated. The results of this work resulted in the positively assessed application for the preparation of a draft standard based on these experiments.
Metadaten
Author:Eva-Maria Christina Ladner
URN:urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-65106
DOI:https://doi.org/10.26204/KLUEDO/6510
Advisor:Wolfgang Breit
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Date of Publication (online):2021/08/09
Year of first Publication:2021
Publishing Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institution:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2021/05/25
Date of the Publication (Server):2021/08/10
Tag:Oberflächenschutzsystem; Parking Abrasion Test; Verschleiß
Page Number:VIII, 375
Faculties / Organisational entities:Kaiserslautern - Fachbereich Bauingenieurwesen
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung, nicht kommerziell, keine Bearbeitung (CC BY-NC-ND 4.0)