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Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton
Die Karbonatisierung von Beton war Mitte des letzten Jahrhunderts ein stark beachtetes Thema. Die damals entstandenen Schäden durch Bewehrungskorrosion führten zu entsprechenden Anpassungen in den Normen. Wegen den Veränderungen des Zement- und Betonmarktes steht die Dauerhaftigkeit von Beton heute erneut im Fokus des Interesses. Dabei geht es darum, die Leistungsfähigkeit von Beton vermehrt mit Prüfungen nachzuweisen. Der vorliegende Beitrag setzt sich mit der Prüfung des Karbonatisierungswiderstandes von Beton auseinander. Es wird gezeigt, dass die Prüfung mit 4 % CO2 möglich ist und erlaubt, verschiedene Einflüsse zu bewerten. Weiter werden Ergebnisse zum Einfluss der Nach- und Vorbehandlung sowie zum Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit vorgestellt. Die umfangreichen Untersuchungen haben zu folgenden Erkenntnissen geführt: Die Beschleunigung der Karbonatisierung ändert die Beurteilung des Karbonatisierungswiderstandes der Betone nicht grundlegend. Die beschleunigte Prüfung des Karbonatisierungswiderstandes ist daher möglich. Mit zunehmenden CO2-Gehalten nimmt die auf den natürlichen CO2-Gehalt bezogene Beschleunigung der Karbonatisierung (relativer Karbonatisierungskoeffizient) ab, insbesondere bei CO2-Gehalten über 1 %. Dies muss bei der Berechnung des Karbonatisierungskoeffizienten für natürliche Bedingungen mit einem Korrekturfaktor berücksichtigt werden. Dieser beträgt 1.13 für einen CO2-Gehalt von 1% und 1.31 für 4%CO2. Die geringere als die theoretisch mögliche Beschleunigung der Karbonatisierungsgeschwindigkeit kann mit der verstärkten Karbonatisierung der CSH-Phasen des Zementsteins und dem damit verbundenen verstärkten Verstopfen der Poren bzw. der Reduktion des CO2-Diffusionskoeffzienten erklärt werden. Es ist möglich, dass auch das mit der Karbonatisierung freigesetzte Wasser in der Karbonatisierungsfront bremsend wirkt. Eine Vortrocknung der Prüfkörper erhöht die Karbonatisierungskoeffizienten, die relative Änderung in Abhängigkeit vom CO2-Gehalt bleibt aber erhalten. Die Karbonatisierungsprüfung bei normalen CO2-Gehalten kann nur dann als Referenzverfahren benutzt werden, wenn der CO2-Gehalt in engen Grenzen konstant gehalten werden kann. In der Regel ist dies nur mit einer aktiven Regelung möglich. Zwischen Karbonatisierungskoeffizient und physikalischen Parametern (Druckfestigkeit, Gesamtporosität, Wasserleitfähigkeit und Gaspermeabilität) und chemischen Größen (wasser- und säurelösliches Na2O-Äquivalent und Ca(OH)2-Gehalt) sind keine oder nur sehr schwache Zusammenhänge vorhanden. Keiner der Parameter eignet sich für eine Beurteilung des Karbonatisierungswiderstandes von Betonen mit verschiedenen Zementarten und/oder Zusatzstoffen bzw. als Ersatz für die Bestimmung des Karbonatisierungswiderstandes. Diese Ergebnisse werden später publiziert. Der Karbonatisierungswiderstand eines Betons kann daher nur mit einer Prüfung ermittelt werden. Die Verlängerung der Nachbehandlung von 1 auf 7 Tage reduziert den Karbonatisierungskoeffizienten ganz erheblich. Die Verlängerung von 7 auf 28 Tage bewirkt nur noch eine geringe Verbesserung. Die Zementart hat dabei einen wesentlichen Einfluss. Diese Aussagen gelten zunächst nur für die Randbedingungen dieser Untersuchung (Temperatur: 20 °C, relative Luftfeuchtigkeit: ca. 70%). Bei anderen Bedingungen (vorab tiefere Luftfeuchtigkeit und Wind) kann sich die Wirkung der Nachbehandlung ändern. Die Ergebnisse können für die deterministische oder probabilistische Modellierung der Karbonatisierung verwendet werden. Auf der Basis dieser Arbeit wurde eine Prüfnorm erarbeitet. Diese wird als Anhang I zur Norm SIA 262/1, die zurzeit in der Vernehmlassung ist, publiziert. Die Ergebnisse können auch für die Weiterentwicklung der Prüfnorm für ein beschleunigtes Karbonatisierungsverfahren sowie für Anpassungen bei den übrigen europäischen Prüfnormen dienen. Weiter konnten für die Expositionsklassen XC3 und XC4 Grenzwerte für den Karbonatisierungskoeffizienten festgelegt werden. Die Herleitung dieser Werte wird zusammen mit weiteren Ergebnissen aus den noch laufenden Untersuchungen (z.B. Einfluss des w/z-Wertes und des Luftgehaltes, Korrelation zu Festbetoneigenschaften) später publiziert.
Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton
Die Karbonatisierung von Beton war Mitte des letzten Jahrhunderts ein stark beachtetes Thema. Die damals entstandenen Schäden durch Bewehrungskorrosion führten zu entsprechenden Anpassungen in den Normen. Wegen den Veränderungen des Zement- und Betonmarktes steht die Dauerhaftigkeit von Beton heute erneut im Fokus des Interesses. Dabei geht es darum, die Leistungsfähigkeit von Beton vermehrt mit Prüfungen nachzuweisen. Der vorliegende Beitrag setzt sich mit der Prüfung des Karbonatisierungswiderstandes von Beton auseinander. Es wird gezeigt, dass die Prüfung mit 4 % CO2 möglich ist und erlaubt, verschiedene Einflüsse zu bewerten. Weiter werden Ergebnisse zum Einfluss der Nach- und Vorbehandlung sowie zum Einfluss der relativen Luftfeuchtigkeit vorgestellt. Die umfangreichen Untersuchungen haben zu folgenden Erkenntnissen geführt: Die Beschleunigung der Karbonatisierung ändert die Beurteilung des Karbonatisierungswiderstandes der Betone nicht grundlegend. Die beschleunigte Prüfung des Karbonatisierungswiderstandes ist daher möglich. Mit zunehmenden CO2-Gehalten nimmt die auf den natürlichen CO2-Gehalt bezogene Beschleunigung der Karbonatisierung (relativer Karbonatisierungskoeffizient) ab, insbesondere bei CO2-Gehalten über 1 %. Dies muss bei der Berechnung des Karbonatisierungskoeffizienten für natürliche Bedingungen mit einem Korrekturfaktor berücksichtigt werden. Dieser beträgt 1.13 für einen CO2-Gehalt von 1% und 1.31 für 4%CO2. Die geringere als die theoretisch mögliche Beschleunigung der Karbonatisierungsgeschwindigkeit kann mit der verstärkten Karbonatisierung der CSH-Phasen des Zementsteins und dem damit verbundenen verstärkten Verstopfen der Poren bzw. der Reduktion des CO2-Diffusionskoeffzienten erklärt werden. Es ist möglich, dass auch das mit der Karbonatisierung freigesetzte Wasser in der Karbonatisierungsfront bremsend wirkt. Eine Vortrocknung der Prüfkörper erhöht die Karbonatisierungskoeffizienten, die relative Änderung in Abhängigkeit vom CO2-Gehalt bleibt aber erhalten. Die Karbonatisierungsprüfung bei normalen CO2-Gehalten kann nur dann als Referenzverfahren benutzt werden, wenn der CO2-Gehalt in engen Grenzen konstant gehalten werden kann. In der Regel ist dies nur mit einer aktiven Regelung möglich. Zwischen Karbonatisierungskoeffizient und physikalischen Parametern (Druckfestigkeit, Gesamtporosität, Wasserleitfähigkeit und Gaspermeabilität) und chemischen Größen (wasser- und säurelösliches Na2O-Äquivalent und Ca(OH)2-Gehalt) sind keine oder nur sehr schwache Zusammenhänge vorhanden. Keiner der Parameter eignet sich für eine Beurteilung des Karbonatisierungswiderstandes von Betonen mit verschiedenen Zementarten und/oder Zusatzstoffen bzw. als Ersatz für die Bestimmung des Karbonatisierungswiderstandes. Diese Ergebnisse werden später publiziert. Der Karbonatisierungswiderstand eines Betons kann daher nur mit einer Prüfung ermittelt werden. Die Verlängerung der Nachbehandlung von 1 auf 7 Tage reduziert den Karbonatisierungskoeffizienten ganz erheblich. Die Verlängerung von 7 auf 28 Tage bewirkt nur noch eine geringe Verbesserung. Die Zementart hat dabei einen wesentlichen Einfluss. Diese Aussagen gelten zunächst nur für die Randbedingungen dieser Untersuchung (Temperatur: 20 °C, relative Luftfeuchtigkeit: ca. 70%). Bei anderen Bedingungen (vorab tiefere Luftfeuchtigkeit und Wind) kann sich die Wirkung der Nachbehandlung ändern. Die Ergebnisse können für die deterministische oder probabilistische Modellierung der Karbonatisierung verwendet werden. Auf der Basis dieser Arbeit wurde eine Prüfnorm erarbeitet. Diese wird als Anhang I zur Norm SIA 262/1, die zurzeit in der Vernehmlassung ist, publiziert. Die Ergebnisse können auch für die Weiterentwicklung der Prüfnorm für ein beschleunigtes Karbonatisierungsverfahren sowie für Anpassungen bei den übrigen europäischen Prüfnormen dienen. Weiter konnten für die Expositionsklassen XC3 und XC4 Grenzwerte für den Karbonatisierungskoeffizienten festgelegt werden. Die Herleitung dieser Werte wird zusammen mit weiteren Ergebnissen aus den noch laufenden Untersuchungen (z.B. Einfluss des w/z-Wertes und des Luftgehaltes, Korrelation zu Festbetoneigenschaften) später publiziert.
Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton
Hunkeler, Fritz (author)
Beton- und Stahlbetonbau ; 107 ; 613-624
2012
12 Seiten, 15 Bilder, 9 Tabellen, 19 Quellen
Article (Journal)
German
Einfluss der Luftfeuchtigkeit, des Windes und der Temperatur auf den jungen Beton
Tema Archive | 1976
|Wärmedämmung und Luftfeuchtigkeit
UB Braunschweig | 1987
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