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Bewehrungskorrosion mit Betonabplatzungen infolge Carbonatisierung und geringer Betondeckung Schadbild unterhalb einer Brücke der Autobahn A 661 Als Carbonatisierung (gelegentlich auch Karbonatisierung) wird im Bauwesen eine chemische Reaktion bezeichnet, die in jedem Beton bei Anwesenheit von Kohlendioxid und Feuchtigkeit abläuft. Dieser Vorgang schadet dem Beton nicht direkt. Durch die Bildung von Kalkstein während der Carbonatisierung wird die Festigkeit sogar erhöht, was prinzipiell positiv zu bewerten ist. Karbonatisierung des béton armé. Im Falle von Stahlbeton ermöglicht allerdings der durch den Vorgang hervorgerufene Verlust des alkalischen Milieus ( Depassivierung) die Bewehrungskorrosion, die schwerwiegende Schäden am Bauteil nach sich ziehen kann. Chemische Reaktion im Beton Carbonatisierung ist die chemische Umwandlung der alkalischen Bestandteile des Zementsteines durch CO 2 in Calciumcarbonat. Carbonatisierungsreaktion des Zementsteins: Calciumhydroxid aus dem Beton ( Portlandit) und Kohlenstoffdioxid aus der Luft reagieren zu Kalkstein und Wasser Dabei laufen folgende Teilreaktionen ab: Lösen des kristallinen Portlandit Lösen von CO 2 im alkalischen Porenwasser Neutralisation von Ca(OH) 2 durch H 2 CO 3 Es sinkt der pH-Wert des Zementsteines von durchschnittlich 12, 5 auf unter 10 ab und die Porenstruktur des Zementsteins verändert sich.
Die Erosion der oberflächennahen Betonzone bedingt zum einen den Verlust des Verbundes zwischen Bewehrung und Beton und zum anderen wird der Zutritt von korrosiven Medien weiter begünstigt. In der Folge treten meist strukturelle Schäden an der Stahlbetonkonstruktion auf. Damit wird die Lebensdauer von Stahlbeton durch zwei Faktoren bestimmt: Zum einen ist es die Einleitungsphase, also der Zeitraum, innerhalb dessen die Carbonatisierung die Bewehrungslage erreicht. Zum anderen ist es die Zerstörungsphase, hier korrodiert die Bewehrung. Für die Berechnung der Einleitungsphase stehen anerkannte Modelle zur Verfügung. Karbonatisierungswiderstand - TFB AG - Technik und Forschung im Betonbau. Ein probabilistisches Modell liefert das Heft 510 des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb). Für die Zerstörungsphase liefert der derzeitige Stand des Wissens (Juli 2006) kaum anerkannte Modelle. Beschleunigende Einflussgrößen: Hoher CO 2 Gehalt der Luft, hohe Temperaturen, relativ hohe Luftfeuchtigkeit, hohe Porosität des Betons Verlangsamende Einflussgrößen: Erhöhung des Zementgehaltes und der Zementqualität, lange, feuchte Nachbehandlungsmethoden, gute Verdichtung des Betons Siehe auch [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Schäden an Betonbauwerken Betoninstandsetzung Literatur [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten] Christoph Gehlen: Probabilistische Lebensdauerbemessung von Stahlbetonbauwerken.
Wasserenthärtung Die Karbonatisierungsreaktion findet während des Erweichens von Kalk (Clark-Verfahren) beim Erweichen von Wasser statt. Siehe auch Konkreter Krebs Phosphotation - ein ähnliches Verfahren bei der Zuckerrohrverarbeitung. Verweise Externe Links Sugar Process auf der Crystal Sugar-Website Wie Rübenzucker hergestellt wird Verarbeitungstechnik
Die meisten modernen Betonbauwerke wären ohne solche Metalleinlagen gar nicht realisierbar. Dabei gehen Stahl und Beton eine durchaus harmonische Verbindung ein: Auf der einen Seite verbessert die Stahleinlage die Zugfestigkeit des Betons, und auf der anderen Seite wird der Stahl durch die ihn umgebende Betonmasse vor Korrosion (Durchrostung) geschützt. Dieser Korrosionsschutz hängt mit dem hohen pH-Wert des Zementsteins zusammen, der bei über 12 liegt. Karbonatisierung des bétons. In diesem alkalischen Milieu hat Rost kaum eine Chance. Beim Thema Rost wird das Phänomen der Carbonatisierung dann aber doch zu einem Problem. Denn Kalkstein (Calciumcarbonat) hat einen deutlich geringeren pH-Wert als Zementstein. Die durch Reaktion mit Kohlendioxid verwandelte Betonmasse schützt die Stahlbewehrung daher wesentlich schlechter vor Korrosion. Folgen der Carbonatisierung Die Carbonatisierung wirkt in einem feuchten Milieu stärker und schneller als in einem trockenen. Deshalb sind Außenbauteile eher betroffen als Innenbauteile.
Die Geschwindigkeit der Carbonatisierung von der Betonoberfläche aus in den Beton hinein hängt von verschiedenen Faktoren ab: Feuchtegehalt – Ein Maximum der Carbonatisierungsgeschwindigkeit stellt sich bei 50% bis 70% Betonfeuchte ein. Daher carbonatisieren trockene Betone in Innenräumen oder an witterungsgeschützten Einbauorten langsamer als Betone, die der freien Bewitterung ausgesetzt sind. w/z-Wert und die Druckfestigkeit des Betons. Porosität des Betons – Aufgrund der größeren Oberfläche carbonatisieren poröse Betone schneller als dichte Betone. Alter des Betons – Die Carbonatisierungsgeschwindigkeit verringert sich mit zunehmendem Betonalter nach dem Wurzel-Zeit-Gesetz. Betonschäden: Carbonatisierung und Lochfraß verhindern. Aufgrund dieses Zusammenhangs lassen sich Aussagen zum Carbonatisierungsfortschritt treffen. In Abhängigkeit von diesen Faktoren kann die Carbonatisierung ab einer gewissen Tiefe zum Erliegen kommen. Betonausbruch mit Carbonatisierung bis hinter die oberste Bewehrungslage, Nachweis mit Phenolphthaleinlösung An frischen Betonbruchstellen oder Bohrkernen wird der Carbonatisierungsfortschritt (Carbonatisierungstiefe) durch Besprühen mit 1-prozentiger ethanolischer Phenolphthaleinlösung sichtbar.
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