Schutz von Stahlbetonkonstruktionen
Die Karbonisierung ist nachteilig für (oberflächennahe) Bewehrungsstahl. Bei einem pH-Wert des Betons über 10 bildet sich eine Passivschicht auf der Oberfläche des in den Beton eingebetteten Bewehrungsstahls, die den Stahl dauerhaft vor Korrosion schützt. Wenn der pH-Wert im Beton sinkt, löst sich die Oxidschicht um den Bewehrungsstahl auf. Das Ergebnis ist, dass die Stahloberfläche bei ausreichender Feuchtigkeit zu korrodieren beginnt.
Die Korrosionsprodukte des Stahls können das Volumen um das Zwei- bis Dreifache vergrößern. Die resultierenden Zugspannungen in der Nähe des Bewehrungsstahls führen zu Rissen und Abblätterung des Betondeckels, wenn diese die eigene Festigkeit des Betons überschreiten. Die Erosion der Betonzonen in der Nähe der Oberfläche führt zum Verlust der Bindung zwischen der Bewehrung und dem Beton und erleichtert den Zugang von korrosiven Medien. Infolgedessen kommt es in der Regel zu Schäden an der Stahlbetonstruktur.
Lebensdauer von Stahlbeton
Neben den Einflüssen von Temperatur (Wärme/Kälte) und Wasser ist Karbonisierung ein Problem, das die Lebensdauer von Stahlbetonstrukturen negativ beeinflusst.
Karbonisierung ist der Prozess, bei dem Calciumcarbonat im Beton gebildet wird. Bei der Hydratation von Zement entsteht Calciumhydroxid Ca(OH)2, das für die hohe Alkalität der Zementpaste mit einem pH-Wert von ≥ 12 verantwortlich ist. Im Laufe der Zeit reagiert dieses Calciumhydroxid mit dem Kohlenstoffdioxid CO2 aus der Luft und wird zu Calciumcarbonat CaCO3, was zu einer Senkung des pH-Werts auf etwa 9 führt.
Aufgrund der Rekristallisation und der Verdunstung von Wasser ist eine sogenannte Karbonisierungsschrumpfung zu beobachten. Gleichzeitig erhöht sich die Druckfestigkeit der karbonisierten Bereiche im Beton (mit Ausnahme von Sulfat-Zement), und die Struktur der Zementpaste wird dichter.
Problematische Folgen der Karbonisierung
Während die Bewehrung im Stahlbeton bei vollständigem Eintauchen in Zementpaste effektiv gegen Korrosion geschützt ist, bleibt dies im Bereich des karbonisierten Betons nicht mehr der Fall. Wenn der pH-Wert unter 12 sinkt oder Chloride in den Beton eindringen, wird die Passivschicht des Stahls depassiviert, d. h. sie verliert ihren schützenden Oxidfilm. Bei Vorhandensein von Feuchtigkeit (z. B. durch starken Regen oder häufig wiederkehrende hohe Luftfeuchtigkeit) und Sauerstoff beginnt die Bewehrung zu rosten. Korrosionsprodukte (Eisenoxide) sammeln sich an, was dazu führen kann, dass sich der Betondeckel ablöst.
Wie kann man Karbonisierung von Stahlbeton verhindern?
Karbonisierung kann nur durch den Einsatz spezieller Betonanstriche verhindert werden, die das Eindringen von Feuchtigkeit und Kohlenstoffdioxid in den Beton verhindern. Bei der Nähe zum Meer wird zusätzlich ein Schutz gegen die schädlichen Auswirkungen von Chloriden hinzugefügt.
Ein spezieller Anstrich, der Karbonisierung verhindert, ist ClimateCoating ThermoActive.
ClimateCoating ThermoActive bietet sehr gute Eigenschaften. Es bietet Schutz gegen: Temperaturen, Feuchtigkeit und Chloride. Darüber hinaus gibt es Schutz gegen CO2, also Schutz vor Karbonisierung.
- Der CO2 sd-Wert beträgt 104 m, die Anforderung ist sd CO2 > 50 m.
- Es wird auch sd H2 = < 5 m erfüllt (betrifft Verdunstung).
- Schutz gegen Regenwasser.
- Erhöhung der Lebensdauer des Bauwerks um mindestens 20 Jahre.
- Maximale Minimierung der Bauwerksdehnung und damit der Rissbildung / Spalten.
ClimateCoating ThermoActive ist aufgrund seiner Eigenschaften als Schutzanstrich für Beton geeignet.
Die hervorragende Elastizität von ThermoActive ermöglicht es, Übergänge des Materials bei Temperaturen von -40 °C bis +150 °C problemlos zu überbrücken. Die Betonstruktur bleibt wasserdicht. Der Anstrich ist extrem robust und widerstandsfähig gegenüber Umwelteinflüssen wie Säuren, Basen, Ozon, Stickstoff, CO2 und Schwefeldioxid. Der Anstrich ist zudem äußerst beständig gegenüber UV-Strahlung. Kein Verkrusten, kein Abblättern der Farbe, kein Verwitterungseffekt auf lange Sicht. All dies trägt gemeinsam dazu bei, die Lebensdauer der Betonstruktur zu verlängern und die Wartungskosten zu senken.
Quelle: Dipl.-Ing. Matthias G. Bumann, Berlin
Bauexperte, Mitglied der Berliner Baukammer
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