Untersuchungen an Spannstählen zur Streuung und Aussagekraft von Ergebnissen aus Spannungsrisskorrosionsversuchen nach DIN EN ISO 15630-3

Zahlreiche Brücken in Deutschland werden aktuell als sanierungsbedürftig eingestuft. In diesen Bauwerken wird neben Betonstahl auch Spannstahl als Bewehrung verwendet. Letzterer zeigt sich besonders anfällig hinsichtlich der wasserstoffinduzierten Spannungsrisskorrosion, einem spröden Materialversagen, welches infolge des Eindringens von Wasserstoff in das Metallgefüge ausgelöst wird. Zur Untersuchung der Einflussfaktoren wurden Constant Load Tests (CLTs) an drei unterschiedlichen Spannstahlserien durchgeführt und mithilfe aktueller Methoden untersucht. Das Untersuchungsprogramm wurde hierbei in Bauteilprüfung, Untersuchung an Spannstählen im Anlieferungszustand, und Werkstoffprüfung, Untersuchung an aus Spannstählen gefertigten, abgedrehten und polierten Zugproben, unterteilt. Dieses Vorgehen diente der Herausarbeitung des Einflusses der Oberfläche auf das Spannungsrisskorrosionsverhalten. Des Weiteren zeigte sich, dass höhere Festigkeiten eine Abnahme der Standzeiten zur Folge hatten. Eine Behandlung der Oberfläche durch Polieren wirkte sich positiv auf die Standzeit des Versuchs, insbesondere bei niedrigen Festigkeitsklassen aus. Durch die Verringerung der Belastung um 10 % konnte im Median eine Steigerung der Laufzeit um 126 % bei gleicher Festigkeit erzielt werden. In Kerbspannungsanalysen mittels FE-Modellierungen an Digitalen Zwillingen des Spannstahls konnte der Einfluss der Oberflächenbeschaffenheit herausgearbeitet werden. Wasserstoffanalysen im Anschluss an den Constant Load Test ergaben eine Zunahme des diffusiblen Wasserstoffgehalts mit steigender Festigkeit des Materials sowohl bei der Bauteil- als auch bei der Werkstoffprüfung.