Chemische Beständigkeit

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Die Wirkung chemischer Angriffe auf Beton ist in DIN 1045-2 Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 2: Beton - Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität geregelt. Danach werden drei Angriffsgrade unterschieden und entsprechenden Expositionsklassen zugeordnet:

  • XA1: schwacher Angriff
  • XA2: mäßiger Angriff’
  • XA3: starker Angriff
Allein aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung ist Beton nicht säurefest, lässt sich jedoch durch entsprechende Zusätze und Wahl der Ausgangsstoffe säurewiderstandsfähig herstellen. Die Betontechnologie für die Erzielung einer erhöhten Beständigkeit gegenüber einem Säureangriff basiert auf zwei wesentlichen Grundlagen, dem Wasser-Bindemittelverhältnis (w/z-Wert) und die Dichtigkeit des Zementsteins. Ein möglichst niedriger w/z-Wert im Bereich von 0,35 – 0,40 bei Zementgehalten von 340 + 20 kg/m³ führt schon zu Betondruckfestigkeiten von ca. 60 N/mm² und durch die damit verbundene geringe Kapillarporosität tritt eine hohe Betondichtheit ein.

Für einzelne Hochleistungsbetone mit erhöhtem Anspruch auf Säurewiderstand sind weitere Maßnahmen erforderlich. Für die Erhöhung des Säurewiderstandes ist eine Begrenzung bzw. eine Umwandlung des Calciumhydroxid-Gehaltes Ca(OH)2 sowie eine feine Verteilung der Ca(OH)2 – Partikel im Zementsteingefüge unabdingbar. Diese beiden Vorgaben werden durch Hauptbestandteile des Zementes oder durch reaktive Zusatzstoffe, wie z.B. Flugasche und oder auch Silicastaub erfüllt.
 
Der Wirkungsmechanismus der Stoffe, der für die Umwandlung von Calciumhydroxid in die CSH-Phasen (Calciumsilicathydrate und Calciumaluminathydrate) verantwortlich ist, ist die puzzolanische bzw. die latent hydraulische Reaktion, bei denen die Zusatzstoffe, die sich durch einen hohen Glasgehalt auszeichnen, durch den hohen pH-Wert der Porenlösung (ca. 13,4 + 0,2) gelöst werden. Deren Bestandteile (gelöstes Silicium und Aluminium) reagieren mit dem Calciumhydroxid unter Bildung von CSH-Phasen. Außerdem ist auf Grundlage der Fullerparabel (die Idealsieblinie, die von Fuller und Thompson als günstige Kornverteilung angesehen wurde) für die Erhöhung der Dichtigkeit des Betons eine möglichst hohe Packungsdichte der weitestgehend säurebeständigen Gesteinskörnung anzustreben. Resultierend aus der hohen Packungsdichte folgt eine gleichzeitige Minimierung des Zementgehaltes und somit eine Reduzierung des zur Verfügung stehenden Calciumhydroxids.

Zum Teil werden daher bei speziellen Betonen mit erhöhtem Säurewiderstand, wie Betone bei Verwendung im Kraftwerksbau, die Normvorgaben bezüglich des Mindestzementgehaltes unterschritten. Diese besonderen Betone erfordern eine hohe Kompetenz aller am Bauwerk beteiligten Personen hinsichtlich Herstellung, Einbau, Verarbeitung und Überwachung.

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