Ausgangssituation
Die Erkenntnisse zum chemischen Betonangriff durch kalklösende Kohlensäure basieren im Wesentlichen auf Untersuchungen aus den 1980er-Jahren. Für neue, klinkereffiziente Zemente existiert kein Erfahrungshintergrund, wie diese bei einem chemischen Angriff zu bewerten sind. Auch für den Fall, dass bei einem starken chemischen Angriff (XA3) Betone eingesetzt werden sollen, die aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit einen Verzicht auf die normativ geforderten „zusätzlichen Schutzmaßnahmen“ zulassen würden, existiert kein geschlossenes normatives Konzept. Hier wird auf eine nicht näher definierte Gutachterlösung verwiesen.
Für beide Fälle ist ein einheitliches Prüf- und Bewertungskonzept erforderlich, das in Deutschland derzeit nicht existiert. Ziel eines gemeinsamen Forschungsvorhabens des VDZ und der RWTH Aachen (ibac) war die Erarbeitung der Eckpunkte eines solchen Konzepts.
Versuche
Ausgangspunkt mehrerer Versuchsreihen war die Bestimmung des Schädigungsgrades durch den Angriff kalklösender Kohlensäure auf Betone. Die Betone wurden in verschiedenen Konzentrationen kalklösender Kohlensäure sowohl unter ruhenden wie auch unter strömenden Bedingungen gelagert. Als Prüfverfahren wurden sowohl zerstörende (Masseverlust durch Abbürsten) als auch zerstörungsfreie Messmethoden verwendet (NMR). Die Validierung der Ergebnisse erfolgte durch Licht- und Rasterelektronenmikroskopie. Als Zemente wurden vor allem solche mit mehreren Hauptbestandteilen neben Portlandzementklinker verwendet.
Ergebnisse
Im Forschungsvorhaben konnte gezeigt werden, dass beim Angriff durch kalklösende Kohlensäure zwischen Abtrag- und Schädigungstiefe differenziert werden muss.
Mit der Messung der Schädigungs- und der Abtragstiefe im zerstörungsfreien NMR-MOUSE-Verfahren konnte eine vielversprechende Versuchsmethodik entwickelt werden. Die Schädigungs- bzw. Abtragsgeschwindigkeit folgt dabei einem funktionalen Zusammenhang, so dass nach einer Versuchsdauer von rd. einem Jahr langfristige Abtragstiefen extrapoliert werden können. Die Ergebnisse der NMR-Untersuchungen konnten mittels mikroskopischer Analysen bestätigt werden. Ein solches Messverfahren zur praxisgerechten Messung und Bewertung eines Angriffs kalklösender Kohlensäure auf Beton existierte bisher nicht.
Betone mit CEM III-Zementen oder mit der Kombination aus CEM I und Flugasche weisen innere Beeinträchtigungen des Gefüges auf, was auf verringerte Gehalte an Calciumhydroxid zurückgeführt werden kann. Dies beeinflusst die für ein Bauwerk relevante Abtragstiefe aber nicht negativ.
