Korrosion und Korrosionsschutz der Verbindungsmittel und Anbauteile in der Befestigungstechnik

Im Ingenieurbau werden die einzelnen Bauteile einer Konstruktion in vielfältiger Weise miteinander verbunden bzw. befestigt. Dabei kommt insbesondere den tragenden metallischen Verbindungs- bzw. Befestigungsmitteln, wie Nägel, Schrauben und Dübel, eine wesentliche Bedeutung im Zusammenhang mit der Dauerhaftigkeit von Bauwerken zu. Die zu beachtenden Korrosionsmechanismen sind werkstoff-, konstruktions- und umgebungsabhängig vielfältig und erfordern die korrosionsschutzgerechte Konstruktion, die richtige Auswahl der Werkstoffe und u. U. zusätzliche Korrosionsschutzmaßnahmen. Dieses Buch vermittelt fundiert und praxisbezogen das notwendige Wissen über den Schädigungsmechanismus Korrosion, um Korrosionsprozesse durch konsequente Planung und ausreichenden Korrosionsschutz der tragenden Bauteile zu verhindern oder bestehende Schäden bewerten und instand setzen zu können. Dabei stehen Korrosionsprobleme von Verbindungsmitteln aus Stahl und seinen Legierungen, aus Aluminium- und Kupferwerkstoffen in der umgebenden Atmosphäre sowie im Kontakt untereinander und mit nichtmetallischen Anbauteilen aus Holz, Wärmedämmstoffen und Beton im Vordergrund. Die systematische Darstellung mit einer Vielzahl von Praxisbeispielen ermöglicht das Auffrischen der Materialkunde- und Baustoffkenntnisse sowie das schnelle Nachschlagen im Ingenieuralltag gleichermaßen.

Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. h.c. Ulf Nürnberger hat Metallkunde an der TU Clausthal studiert und sich danach auf anwendungstechnische Probleme der Korrosion und des Korrosionsschutzes der metallischen Werkstoffe im Bauwesen spezialisiert. Er hat auf diesem Gebiet an der TU Braunschweig promoviert und an der Universität Stuttgart habilitiert. Über mehrere Jahrzehnte unterrichtete er zu diesem Thema Bauingenieure an verschiedenen Universitäten im In- und Ausland mit Schwerpunkt an der Universität Stuttgart. Darüber hinaus hat er im Auftrag der Industrie und öffentlicher Behörden eine Vielzahl von Untersuchungsberichten und Gutachten erstellt und etwa 80 Forschungsvorhaben durchgeführt bzw. betreut. Seine wissenschaftliche Tätigkeit ist in über 300 Veröffentlichungen in nationalen und internationalen Zeitschriften dokumentiert. Professor Nürnberger war in verschiedenen nationalen und internationalen Gremien, auch in leitender Funktion, als Sachverständiger tätig. Er hat mehrere Auszeichnungen erhalten; u. a. ist er Ehrenmitglied der Gesellschaft für Korrosionsschutz e.V. (gfkorr) und der Fédération internationale du béton (fib).

Inhaltsverzeichnis
Vorwort v
Über den Autor xv 1 Verbindungsmittel in der Befestigungstechnik 1
1.1 Notwendigkeit eines Korrosionsschutzes 1
1.2 Häufig angewendete Verbindungsmittel 4 2 Korrosionsbeanspruchung von Verbindungsmitteln und Anbauteilen (mit Schwerpunkt Außenbereich) 21
2.1 Einflüsse auf die atmosphärische Korrosion mit Bewitterung 21
2.2 Einflüsse auf die atmosphärische Korrosion ohne direkte Bewitterung 29
2.3 Korrosion bei Kontakt mit Baustoffen 35
2.4 Korrosionsverhältnisse bei Außenwänden von Gebäuden 45
2.5 Kontakt mit Böden 66
2.6 Regelwerke die Korrosionsbeanspruchung betreffend 72 3 Metallische Überzüge für Verbindungsmittel und Anbauteile aus Stahl (Herstellung, Gebrauchseigenschaften) 81
3.1 Metallische Überzüge auf Zinkbasis für den Korrosionsschutz 81
3.2 Feuerverzinkte Verbindungsmittel und Anbauteile 86
3.4 Spritzmetallüberzüge aus Reinzink und Zn85Al15 auf Anbauteilen 97
3.5 Verbindungsmittel mit Zink-Aluminium-Lamellenüberzügen 99
3.6 Anbauteile mit Zink-Aluminium-Überzügen 104
3.7 Anbauteile mit Zink-Aluminium-Magnesium-Überzügen 107
3.8 Metallische Überzüge aus Aluminium (Aluminieren) 110 4 Anbauteile aus Titanzink 119
4.1 Anwendungseigenschaften 119
4.2 Aufgabe von Abdeckungen aus Titanzink 121
4.3 Aufbau und Eigenschaften von Dachkonstruktionen mit Titanzinkabdeckung 122
4.4 Schadensfälle bei Abdeckungen aus Titanzink 128 5 Korrosionsschutz- und Korrosionsmechanismen (Beispiele) 141
5.1 Wichtige Begriffe der Metallkorrosion 141
5.2 Korrosionsschutzmechanismen metallischer Überzüge auf Zinkbasis 142
5.3 Bimetallkorrosion 149 6 Korrosionsverhalten von Stahl, verzinktem Stahl und Titanzink in der Außenatmosphäre und bei berührendem Kontakt mit Baustoffen 167
6.1 Korrosion von unlegiertem und niedriglegiertem Stahl 167
6.2 Korrosion von Zinküberzügen und Titanzink 168
6.3 Korrosionsschutzverhalten von thermisch gespritzten Überzügen auf Zinkbasis im Vergleich zu feuerverzinkten Überzügen 177
6.4 Verzinkte Stähle in der Atmosphäre von Hallenbädern 180
6.5 Korrosion von verzinktem Stahl im Kontakt mit Holz 187
6.6 Korrosionsschutzverhalten von metallischen Überzügen auf Zinkbasis auf Holzschrauben bei Auslagerung in Stadt- und Meeresatmosphäre 196
6.7 Korrosion von Zinküberzügen bei Kontakt mit Wärmedämmstoffen 209
6.8 Korrosion von Zinküberzügen bei Kontakt mit Beton 209
6.9 Korrosionsschutzverhalten von metallischen Überzügen auf Zinkbasis auf Spreizdübeln bei Bauteilen in Stadt- und Meeresatmosphäre 217
6.10 Korrosion von Stahl und verzinktem Stahl bei Kontakt mit Gipsprodukten 228
6.11 Korrosion von Stahl und verzinktem Stahl bei Kontakt mit Böden 228
6.12 Regelwerk für die Anwendung verzinkter Stähle in der Bautechnik 232
6.13 Mögliche (spezielle) Probleme bei verzinkten hochfesten Stählen 234 7 Korrosionsschutzverhalten von Zink-Nickel-Überzügen 247
7.1 Korrosion in der Atmosphäre 247
7.2 Auslagerungsversuche in Meeresatmosphäre und vergleichende Salzsprühtests an Verbindungsmitteln mit ZnNi-Überzügen, Hintergrund der Untersuchungen 253
7.3 Korrosion von ZnNi-Überzügen bei Kontakt mit Holz 259
7.4 Korrosion von ZnNi-Überzügen bei losem Kontakt mit nassen Wärmedämmstoffen und bewittertem Beton 260 8 Korrosionsschutzverhalten von Zink-Aluminium-Lamellenüberzügen 263
8.1 Korrosion in der Atmosphäre 263
8.2 Untersuchungen an bewitterten Verbindungsmitteln mit ZnAl-Lamellenüberzügen 268
8.3 Korrosion von ZnAl-Lamellenüberzügen bei Kontakt mit Holz 272
8.4 Korrosion von ZnAl-Lamellenüberzügen bei losem Kontakt mit nassen Wärmedämmstoffen und bewittertem Beton 273 9 Korrosionsschutzverhalten von Galfan- und Galvalume-Überzügen 277
9.1 Korrosion in der Atmosphäre 277
9.2 Korrosion bei Kontakt mit Baustoffen 284 10 Korrosionsschutzverhalten von Zink-Aluminium-MagnesiumÜberzügen 289
10.1 Korrosion in der Atmosphäre 289
10.2 Korrosion bei Kontakt mit Baustoffen 296 11 Passivierung und Deckbeschichtungen metallischer Überzüge auf Zinkbasis 299
11.1 Passivierungsverfahren, Korrosionsschutz 300
11.2 Deckbeschichtungen (Topcoats) 302
11.3 Ursache von Beschichtungsschäden auf verzinkten Untergründen 309
11.4 Mechanismen der Korrosion 311
11.5 Naturversuche an Schrauben mit Zink-Nickelüberzügen ohne und mit zusätzlichem Schutz durch Passivierung/Beschichtung 313 12 Verbindungsmittel und Anbauteile aus nichtrostendem Stahl 317
12.1 Überblick zu bestehenden Sorten 317
12.2 Sorteneinteilung der nichtrostenden Stähle 321
12.3 Gefügeeigenschaften der nichtrostenden Stähle 332
12.4 Oberflächenhärten nichtrostender Stähle 355
12.5 Oberflächenbehandlung nichtrostender Stähle 360 13 Korrosionsverhalten und Korrosionsarten der nichtrostenden Stähle 365
13.1 Schutzmechanismus 365
13.2 Mögliche Korrosionsarten 367
13.3 Korrosionsverhalten nichtrostender Stähle bei atmosphärischer Korrosionsbeanspruchung im Außenbereich 397
13.4 Nichtrostende Stähle in der Atmosphäre von Hallenbädern 412
13.5 Regelwerk für die Anwendung nichtrostender Stähle in der Bautechnik 419
13.6 Korrosion bei Kontakt mit Holz 423
13.7 Korrosion bei Kontakt mit Böden 424
13.8 Nichtrostende Stähle im Kontakt mit Beton 425 14 Wetterfester Stahl 431
14.1 Was ist ein wetterfester Stahl? 431
14.2 Einteilung der Stähle 432
14.3 Allgemeine Gebrauchseigenschaften 433 15 Kupferwerkstoffe 439
15.1 Sorten und allgemeine Gebrauchseigenschaften 439
15.2 Mechanische Eigenschaften 442
15.3 Physikalische Eigenschaften 442
15.4 Schweißeignung 443
15.5 Korrosionsverhalten 444 16 Aluminiumwerkstoffe 459
16.1 Sorten und allgemeine Gebrauchseigenschaften 459
16.2 Möglichkeiten einer Festigkeitssteigerung 462
16.3 Aluminiumwerkstoffe und hieraus hergestellte Produkte 467
16.4 Physikalische Eigenschaften 471
16.5 Schweißen von Aluminiumwerkstoffen 472
16.6 Korrosionsverhalten 474 Literatur 502
Stichwortverzeichnis 505