Korrosionsschutz

Für Stahlbeton essenziell ist die Bewehrung. Beginnt sie zu korrodieren, ist das gesamte Bauteil und damit oft auch die Tragfähigkeit des Bauwerks in Gefahr. Die Korrosion ist das Ergebnis von chemischen Prozessen, die mit dem Beton selbst, aber auch mit den Umgebungsbedingungen zu tun haben. Sie lassen sich bei Erstellung des Bauteils berücksichtigen, dennoch sind regelmäßige Prüfungen und Instandsetzungen des Bestands unabdingbar.

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Entstehung der Bewehrungskorrosion

Normalerweise ist der Bewehrungsstahl im Beton von Hydroxidionen umhüllt, der sogenannten Passivschicht. Diese bleibt bestehen, solange die Alkalität des umgebenden Zementsteins (Calciumhydroxid) gegeben ist. Zwei Vorgänge können diesen Schutz jedoch zerstören:

• Mit der Zeit nimmt der Beton Kohlendioxid aus der Umgebungsluft auf, welches dann mit dem Calciumhydroxid reagiert. Mit dieser Karbonatisierung geht eine Absenkung der Alkalität des Betons und seines Porenwassers einher. Sinkt der pH-Wert unter 11,5 setzt eine flächige Depassivierung ein, das heißt die schützende Ionenschicht verschwindet. 
• Dringen zum Beispiel Tausalze (Chloride) in das Bauteil ein, können ihre Anionen (negativ geladene Teilchen) die Hydroxidionen an der Bewehrung verdrängen.

Bei Anwesenheit von Feuchtigkeit (zum Beispiel durch Schlagregen oder häufig wiederkehrende hohe Luftfeuchtigkeit) und Sauerstoff beginnt die Bewehrung zu rosten, sprich korrodiert. Die Reaktionsprodukte (Eisenoxide) lagern sich an der Oberfläche der Bewehrungsstäbe ab. Durch das wachsende Volumen können Teile der Betonüberdeckung abgesprengt werden.

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Korrosionsrisiko im Neubau minimieren

Ursache und Verlauf der Bewehrungskorrosion sind abhängig von der Dicke und der Qualität des Überdeckungsbetons sowie von den Umgebungsbedingungen. Regelungen zu Betonüberdeckung finden sich in der DIN EN 1991-1-1: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. 

Anforderungen, die aus der Bauteilumgebung resultieren, stehen in der DIN 1045-2: Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton – Teil 2: Beton und im Zement-Merkblatt B9. Hier sind folgende Expositionsklassen definiert:

• X0 – Kein Korrosions- oder Angriffsrisiko 
• XC (Carbonation) – Bewehrungkorrosion durch Karbonatisierung
• XD (Deicing) – Bewehrungskorrosion durch Chloride aus zum Beispiel Taumitteln
• XS (Seawater) – Bewehrungskorrosion durch Chloride aus Meerwasser 
• XF (Freezing) – Betonangriff durch Frost mit oder ohne Taumittel
• XA (Chemical Attack) – Betonangriff durch aggressive chemische Umgebung 
• XM (Mechanical Abrasion) – Betonangriff durch Verschleißbeanspruchung

Basierend auf der Expositionsklasse werden der erforderliche Mindestzementgehalt und der höchstzulässige Wasserzementwert (w/z-Wert) festgelegt. Abhängig vom w/z-Wert ist die Dichtigkeit des Zementsteins mehr oder weniger hoch. Entsprechend kann die Kohlensäure aus der Luft vielleicht nur ein paar Millimeter weit in den Beton eindringen, vielleicht aber auch einige Zentimeter (Karbonatisierungstiefe).

Darüber hinaus kann die Nachbehandlung des Betons nach dem Ausschalen dazu beitragen, den Korrosionsschutz zu erhöhen. Beispielsweise wird bei einer Hydrophobierung ein Lösungsmittel oder ein Silikonharz aufgetragen, das die oberflächennahen, kapillarsaugenden Poren von Baustoffen imprägniert. Dadurch ist die Betonoberfläche gegen das Eindringen von Wasser und gegebenenfalls damit einhergehenden Schadstoffen, wie beispielsweise Chlorid, geschützt.

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Korrosionsschutz im Bestand

Es ist wichtig, Stahlbetonbauteile regelmäßig zu prüfen und instandzusetzen, um die Gebrauchstauglichkeit zu erhalten. Irreparable Schäden können die Standsicherheit gefährden und schlimmstenfalls einen Abbruch des Gebäudes erfordern. Hat die Bewehrungskorrosion einmal eingesetzt und zu ersten Abplatzungen am Beton geführt, muss also gehandelt werden.

Eine Instandsetzung läuft meist nach folgendem Schema ab:

• schadhaften Beton entfernen
• Bewehrung entrosten
• Korrosionsschutz auftragen
• Reprofilierung des Bauteils
• Oberflächenschutz auftragen (zum Beispiel Hydrophobierung)

Bei ausgedehnter Bewehrungskorrosion bzw. großen Bauwerken empfiehlt sich mitunter ein Kathodischer Korrosionsschutz. Das Verfahren ist insbesondere für denkmalgeschützte Gebäude interessant, da sich der Betonabtrag auf die Bereiche beschränken lässt, bei denen Bewehrung ergänzt werden muss. Der übrige Beton kann verbleiben, selbst wenn er chloridhaltig ist.

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