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Betonschäden Kapitel 8 Vorbemerkungen 240 8.1 Verfärbungen 241 8.1.1 Einleitung 241 8.1.2 Erscheinungsformen 242 8.1.3 Ursache und vorbeugende Massnahmen 243 8.2 Entmischungen und Zementleim- und Feinstmörtelverlust 246 8.2.1 Einleitung 246 8.2.2 Erscheinungsformen 246 8.2.3 Ursache und vorbeugende Massnahmen 246 8.3 Ausblühungen 250 8.3.1 Einleitung 250 8.3.2 Erscheinungsformen 250 8.3.3 Entstehung und Vermeidung 251 8.4 Risse 253 8.4.1 Einleitung 253 8.4.2 Erscheinungsformen 254 8.4.3 Ursache und vorbeugende Massnahmen 255 8.5 Schäden durch Frost- und Frost-Tausalzangriff 260 8.5.1 Einleitung 260 8.5.2 Erscheinungsformen 260 8.5.3 Entstehung und Vermeidung 261 8.6 Schäden durch chemisch lösenden Angriff 264 8.6.1 Einleitung 264 8.6.2 Erscheinungsformen 264 8.6.3 Entstehung und Vermeidung 265 8.7 Schäden durch Sulfatangriff 268 8.7.1 Einleitung 268 8.7.2 Erscheinungsformen 269 8.7.3 Entstehung und Vermeidung 270 8.8 Schäden durch Alkali-Aggregat-Reaktion 272 8.8.1 Einleitung 272 8.8.2 Erscheinungsformen 272 8.8.3 Entstehung und Vermeidung 274 8.9 Schäden durch Korrosion der Bewehrung 275 8.9.1 Einleitung 275 8.9.2 Erscheinungsformen 275 8.9.3 Entstehung und Vermeidung 276

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BetonschädenKapitel 8

Vorbemerkungen 240

8.1 Verfärbungen 2418.1.1 Einleitung 2418.1.2 Erscheinungsformen 2428.1.3 Ursache und vorbeugende Massnahmen 243

8.2 Entmischungen und Zementleim- und Feinstmörtelverlust 2468.2.1 Einleitung 2468.2.2 Erscheinungsformen 2468.2.3 Ursache und vorbeugende Massnahmen 246

8.3 Ausblühungen 2508.3.1 Einleitung 2508.3.2 Erscheinungsformen 2508.3.3 Entstehung und Vermeidung 251

8.4 Risse 2538.4.1 Einleitung 2538.4.2 Erscheinungsformen 2548.4.3 Ursache und vorbeugende Massnahmen 255

8.5 Schäden durch Frost- und Frost-Tausalzangriff 2608.5.1 Einleitung 2608.5.2 Erscheinungsformen 2608.5.3 Entstehung und Vermeidung 261

8.6 Schäden durch chemisch lösenden Angriff 2648.6.1 Einleitung 2648.6.2 Erscheinungsformen 2648.6.3 Entstehung und Vermeidung 265

8.7 Schäden durch Sulfatangriff 2688.7.1 Einleitung 2688.7.2 Erscheinungsformen 2698.7.3 Entstehung und Vermeidung 270

8.8 Schäden durch Alkali-Aggregat-Reaktion 2728.8.1 Einleitung 2728.8.2 Erscheinungsformen 2728.8.3 Entstehung und Vermeidung 274

8.9 Schäden durch Korrosion der Bewehrung 2758.9.1 Einleitung 2758.9.2 Erscheinungsformen 2758.9.3 Entstehung und Vermeidung 276

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240 Holcim Betonpraxis 241Holcim Betonpraxis

8. Betonschäden

Unter einem Schaden wird die Verminderung der materi­ellen „Substanz“ verstanden. Schäden können im Beton­bau auf vielfältige Art und Weise auftreten. Sie können vereinfachend unterschieden werden in Schäden vor der Nutzung, d. h. unmittelbar nach der Herstellung eines Be­tons und Schäden während der Nutzung, d. h. nach einer gewissen Alterung und/oder durch Einwirkungen von aussen.

Weist der Beton bei der Bauwerksabnahme nicht die vertraglich vereinbarten Eigenschaften z. B. bezüglich Aussehen, Dauerhaftigkeit und Festigkeit auf, gilt dies als Mangel. Bei der Beurteilung von Mängeln oder Schäden sind deren Ausmass, Intensität und Auswirkungen auf die Tragsicherheit, Gebrauchstauglichkeit und Dauerhaftig­keit eines Bauteils oder Bauwerks zu betrachten. Die Beurteilungskriterien hängen von den verein barten An­forderungen an die Planung, Ausführung und Nutzung des Bauwerks ab.

Die Kenntnisse der Ursachen und der Schadensmecha­nismen sind unabdingbar für deren Beurteilung und eine Einschätzung ihrer Folgen. Sie sind die Basis für Risiko­betrachtungen, die Festlegung des notwendigen Unter­haltsaufwandes und die Auswahl von Schutz­ und In­standsetzungsmassnahmen.

Beton ist bei sachgerechter Zusammensetzung und fach­gerechter Ausführung ein sehr dauerhafter Baustoff. In Abbildung 8.0.1 ist ein Bohrkern aus einem Betonbelag (Kt. Aargau) dargestellt, der im Jahre 1935 eingebaut wurde und im Rahmen einer Erneuerung im Jahre 2011 abgebrochen wurde.

Beurteilung Betonbelag Hellgasse, Möriken­Wildegg durch die TFB, Wildegg:

• Betonzusammensetzung: Auffallend sind die tiefen angestrebten w/z­Werte (0.30–0.40). Gemäss den mikroskopischen Gefügeanalysen liegen die erreichten Werte zwischen 0.40 bis 0.45 und damit höher als die damaligen Zielwerte, aber aus heutiger Sicht dennoch sehr tief.

• Festbetoneigenschaften: Der Beton weist heute eine hohe Druckfestigkeit, einen hohen Frost­Tausalz­ und Chloridwiderstand sowie eine niedrige Wasser leit­fähigkeit auf. Die Ergebnissse sind mit den tiefen w/z­Werten erklärbar.

• Trotz der langjährigen Belastung durch Streusalze ist der Eintrag von Chloriden in den Beton deutlich weni­ger tief als bei jüngeren, stark chloridbelasteten Ver­kehrsbauten. Auch dies ist auf das dichte Gefüge und das bereits recht hohe Alter bei der erstmaligen Belas­tung durch Streusalz zurückzuführen. (Anmerkung: In der Schweiz wurde etwa ab Mitte der 1960er Jahre mit der Schwarzräumung begonnen). Die gleichen Gründe sind vermutlich ebenfalls für den, trotz des geringen Luftgehalts, hohen Frost­Tausalzwiderstand verantwortlich.

• Die in einer Tiefe von rund 45 mm liegende Bewehrung zeigte kaum Korrosionsangriffe.

8.1.1 Einleitung

Unter Verfärbungen wird eine farbliche Veränderung der Betonoberfläche verstanden, die z. B. durch die Betonzu­sammensetzung, das Schalsystem, die Ausführung und/oder die Umweltbedingungen verursacht werden kann.

Beton weist bereits rohstoff­ und verarbeitungsbedingt Farbtonabweichungen auf. In Abbildung 8.1.1 sind Ab­weichungen vom Grauton von Betonen mit der gleichen Zusammensetzung dargestellt, bei denen jeweils eine Komponente oder Eigenschaft geändert wurde. Betone mit der gleichen Zementart, aber aus unterschiedlichen Zementwerken, weisen unterschiedliche Grau töne auf. Betone mit einem hohen w/z­Wert sind heller als Betone mit einem tiefen w/z­Wert. Betone mit gleichem w/z­Wert sind bei weicher Konsistenz heller als bei steifer Konsistenz.

Ausführungsbedingte Verfärbungen stellen einen Man­gel dar, haben jedoch keine Schäden zur Folge. In der Regel haben sie nur Auswirkungen auf das ästhetische Erscheinungsbild der Betonoberfläche und sind deshalb vor allem bei Sichtbeton bedeutsam. Tiefe Temperaturen während des Einbringens des Betons fördern das Auf­treten von Verfärbungen. Mit zusätzlichen Massnahmen wie Erhöhung der Frischbetontemperatur, Heizen und/oder Abdecken der Bauteile ist das Betonieren von Sicht­betonbauteilen auch bei tiefen Temperaturen bedingt möglich (siehe Kapitel 7.1).

Die durch Alterung und Verwitterung verursachten Verfärbungen (Patina) sind material­ und ausführungs ­be dingt.

Verfärbungen hingegen gelten als Flecken, wenn sie auf einer ursprünglich farblich einwandfreien Ober fläche durch äussere Einwirkungen entstanden sind (z. B. Klebe­bänder, Holzlatten, Plastikfolien usw.). Flecken sind an­ders zu bewerten als Verfärbungen.

Vorbemerkungen 8.1 Verfärbungen

8. Betonschäden

Abb. 8.1.1, oben: Farbton von Beto-nen mit gleicher Zusammensetzung und der gleichen Zementart jedoch aus unterschiedli-chen Zementwer-ken.

Abb. 8.1.1, Mitte: Farbton von Beto-nen mit gleicher Zusammensetzung und unterschiedli-chen w/z-Werten: heller Grauton mit w/z-Wert = 0.65 (links), dunkler Grauton mit w/z = 0.45 (rechts).

Abb. 8.1.1, unten: Farbton von Beto-nen mit gleicher Zusammensetzung und unterschiedli-chen Konsistenzen mit w/z-Wert = 0.45: heller Grauton mit flüssiger Konsistenz (links), dunkler Grauton mit steifer Konsis-tenz (rechts).

Abb. 8.0.1: Bohrkern aus dem Betonbelag der „Hellgasse“ in Möriken-Wildegg, hergestellt 1935.(Quelle: Technik und Forschung im Betonbau, Wildegg).

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242 Holcim Betonpraxis 243

8. Betonschäden

8.1 Verfärbungen

Holcim Betonpraxis

8.1.3 Ursache und vorbeugende Massnahmen

Hell-DunkelverfärbungUrsacheTrotz fachgerechter Planung und einwandfreier Ausfüh­rung kommt es bei der Herstellung von Sichtbetonober­flächen unter winterlichen Bedingungen immer wieder zu Hell­Dunkel­Verfärbungen (Leopardenmuster). Bei Winterbetonagen ist eine hohe relative Feuchte während der Austrocknung des Betons von entscheidender Be­deutung für das spätere optische Erscheinungsbild der Betonflächen.

Beim Austrocknen bildet sich ein Feuchtegradient von Innen nach Aussen aus. Dieser verursacht eine Feuch­tebewegung im Kapillarporensystem, welche das in der Porenlösung gelöste Calciumhydroxid zum Verduns­tungshorizont transportiert. Je nach Wassergehalt, Poro­sität des Betons und Umgebungsbedingungen ist die Verdunstungsrate an der Betonoberfläche höher als die nachfliessende Porenlösung, so dass der Verdunstungs­horizont von der Betonoberfläche in das Betoninnere wandert. Das Calciumhydroxid fällt beim Austrocknen als Karbonat auf der Höhe des Verdunstungshorizontes aus.

Bleibt die Betonoberfläche feucht, d. h. der Verdunstungs­horizont befindet sich auf der Betonoberfläche, bilden sich helle Kalkausblühungen (siehe Kapitel 8.3.3). Wan­dert der Verdunstungshorizont in das Betoninnere, kristallisiert das Calciumhydroxid als Karbonat im Poren­raum aus.

Bei tiefen Temperaturen und hohen relativen Luftfeuch­tigkeiten dauert die Zeitspanne, bis der Verdunstungs­horizont in das Betoninnere wandert, lange, so dass sich viel Calciumhydroxid knapp unter der Betonoberfläche ansammeln kann. Dadurch verdichtet sich der oberflä­chennahe Zementstein und die Oberflächenstruktur wird ebener und geschlossener. Solche Oberflächen besitzen einen tieferen Reflexionsgrad, was sie noch dunkler er­scheinen lässt. (Tab. 8.1.1).

Vorbeugende MassnahmenDie Hell­Dunkelverfärbung infolge Calciumhydroxid an­reicherungen kann durch Verschieben der Betonage zu Zeiten mit günstigen klimatischen Bedingungen oder Durchführen von Winterbaumassnahmen so beeinflusst werden, dass die vermehrten Karbonatausfällungen an der Betonoberfläche verhindert wird.

Schwarze SchlierenUrsacheSchwarze Schlieren können an der Oberfläche von selbst­verdichtenden Betonen und von Betonen mit fliessfähi­ger Konsistenz auftreten. Bei Betonen mit steifen bis weichen Betonkonsistenzen ist eine schwarze Schlieren­bildung nicht sichtbar. Ursachen sind:

• schwarze, organische Einschlüsse in bestimmten Kalksteinen, z. B. Schrattenkalk

• unverbrannter Kohlenstaub in Flugasche oder Silikastaub

Die organischen Bestandteile können rohstoffbedingt in den Zumahlstoffen eines Zementes, in der Gesteinskör­nung oder in den Betonzusatzstoffen enthalten sein. Im Frisch beton werden die färbenden Bestandteile aufgrund ihrer geringen Dichte an die Oberfläche transportiert.

Vorbeugende MassnahmenEs wird bei SCC und Betonen mit fliessfähiger Konsistenz empfohlen, Zemente, Gesteinskörnung und Zusatzstoffe zu verwenden, deren Gehalt an schwarzen organischen Bestandteilen gering ist. Dabei kann der Glühverlust ein erster Anhaltspunkt für die Beurteilung sein.

8.1.2 Erscheinungsformen

In Abbildung 8.1.2 werden einige typische Erscheinungs­formen von Verfärbungen gezeigt, bei denen es sich nicht um Grautonveränderungen handelt. Braunverfärbungen an Betonwaren (verfärbte Kalkausblühungen) werden detailliert im Kapitel 8.3 behandelt.

Hell­ / Dunkelverfärbung (Leopardenmuster) auf einer Betonoberflä­che nach einer Betonage bei winterlichen Bedingungen.

Abb. 8.1.2: Typische Erschei-nungsformen von Verfärbungen der Beton oberfläche.

Tab. 8.1.1: Transport- und Kristallisationsvor-gänge während der Austrocknung.

Braun­Rotverfärbung auf einer Betonoberfläche durch herabrinnen­des Rostwasser einer ungeschützten Anschlussbewehrung.

Rosaverfärbung auf der Oberfläche eines SCC infolge Verwendung einer Stahlschalung geringer Stahlqualität und einem ungeeigneten Trennmittel.

Schwarze Schlieren auf einer Betonoberfläche eines Betons mit wei­cher Konsistenz, der Ausgangsstoffe mit schwarzen Verunreinigungen enthält.

Gelb­Braunverfärbung auf einer Betonoberfläche. Der Beton wurde mit phenolharzbeschichteter Schalung hergestellt.

Temporäre Blauverfärbung von einem Beton mit Hochofenzement (CEM III/B).

Erscheinungsbild

Keine Verfärbung Dunkle Verfärbung Ausblühung

Verdunstungsrate grösser als die nach fliessende Poren­lösungs menge

gleich gross wie die nachfliessenden Porenlösungsmenge

kleiner als die nach fliessende Poren­lösungs menge

Verdunstungs horizont im Innern des Betons knapp unter der Betonoberfläche

auf der Betonoberfläche

Calciumhydroxid (CaOH2)

fällt in den Poren im Innern des Betons aus

sammelt sich knapp unter der Betonoberfläche an

fällt auf der Betonober fläche aus

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8. Betonschäden

8.1 Verfärbungen

Holcim Betonpraxis

Betoneigenschaften werden in keiner Weise beeinträch­tigt. Eine Reinigung durch Abwaschen mit Wasser ohne mechanische Einwirkung reicht nicht aus, um die Verfär­bungen zu entfernen.

Vorbeugende MassnahmenDie folgenden Massnahmen haben sich zur Vermeidung von Rosaverfärbungen in der Praxis bewährt:

• Verwendung von Metallschalungen aus rostfreiem Stahl. Diese Wandschalungen sind leicht an ihrer metallisch­silbernen Farbe zu erkennen.

• Verwendung von Schalwachs statt Schalöl bei üblichen und alten Metallschalungen

BlauverfärbungUrsacheBlauverfärbungen treten ausschliesslich bei Hochofen­zementen (CEM III) auf. Sie sind auf geringe Gehalte an Sulfiden im Hüttensand zurückzuführen. Die Sulfide werden bei der Reaktion mit Wasser zu Calciumhydrosul­fiden und Calciumpolysulfiden umgewandelt. Diese Poly­sulfide können unter Luftabschluss und in alkalischem Milieu, wie es bei geschalten Betonoberflächen der Fall ist, mit gelösten Metallionen aus dem Hüttensand und Zement (z. B. Eisen, Mangan) zu Metallsulfiden mit einer sehr intensiven grünen oder blauen Färbung reagieren. An abtrocknenden Oberflächen oxidieren diese grünen oder blauen Metallsulfide mit dem Sauerstoff der Luft zu farblosen Metallverbindungen (Sulfate, Sulfite). Die Geschwindigkeit dieser Oxidation, und daraus resultie­renden Entfärbung des mit einem Hochofenzement her­gestellten Betons, hängt von mehreren Faktoren ab:

• kalte und feuchte Witterung verlangsamt die ober­flächliche Abtrocknung und damit die Entfärbung durch Oxidation

• poröse Betone mit hohem w/z­Wert entfärben sich rasch, so dass bereits unmittelbar nach dem Ausscha­len eine helle Oberfläche vorliegt. Bei dichten Betonen dagegen läuft der Prozess langsamer ab

• horizontale Bauteile (Decken), die länger als vertikale Bauteile (Wände) eingeschalt bleiben, entfärben sich langsamer

Je nach Umgebungsbedingungen und Betongefüge kann der Entfärbungsprozess der Oberfläche einige Tage bis wenige Monate dauern. Im Kernbereich dichter Betone bleibt die grüne bzw. blaue Verfärbung hingegen über Jahrzehnte erhalten. Dies wirkt sich besonders auf nachträglich bearbeitete Betonoberflächen aus. Es wird vermutet, dass die Nachbearbeitung die ober­flächennahen Poren verschliesst und damit der Oxidati­onsprozess verlangsamt wird. So zeigen geschliffene Oberflächen über einen sehr langen Zeitraum eine an­haltende Verfärbung, die auch nach mehreren Monaten noch sichtbar ist. Auch eine erneute Befeuchtung kann die Verfärbungen wieder sichtbar machen. Dieses Phänomen ist nicht restlos geklärt.

Vorbeugende MassnahmenGrüne oder blaue Verfärbungen treten meist nur bei besonders dichten Betonen auf und verschwinden in wenigen Tagen bis Monaten von allein. Soll der ge­wünschte helle Farbton aber bereits nach kurzer Zeit vorliegen, kann eine Unterstützung der Oberflächen­abtrocknung beschleunigend wirken.

Braun-RotverfärbungUrsacheEine Braun­Rotverfärbung kann entstehen, wenn die Anschlussbewehrung von Wänden und Decken der Witte­rung ausgesetzt ist. Der sich dabei auf der Stahlober­fläche bildende Rost kann z. B. in Regenwasser gelöst werden. Läuft dieses Rostwasser an der Betonoberfläche herunter, entstehen braun­rote Verfärbungen oder Rinnspuren.

Es ist sehr schwierig, Rostverschmutzungen von der Beton oberfläche zu entfernen. Das Rostwasser dringt in der Regel so tief in den Beton ein, dass eine oberflächliche Reinigung nicht ausreicht. Es gibt Reinigungsmittel, mit denen diese Verschmutzungen entfernt werden können, allerdings werden die so gereinigten Flächen deutlich heller. Werden solche Reiniger eingesetzt, empfiehlt sich deshalb eine Behandlung der ganzen Betonoberfläche.

Vorbeugende MassnahmenDie überstehenden Bewehrungsstähle sind mit Folien zu umhüllen und vor Wasserzutritt zu schützen. Auch das „Einhausen“ des Bauteils bringt den erforderlichen Schutz. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Be­wehrungsstähle mit Zementleim einzustreichen und so einen Korrosionsschutz herzustellen.

Gelb-BraunverfärbungUrsacheGelb­Braunverfärbungen können bei Betonen auftreten, die mit phenolharzbeschichteten Schaltafeln hergestellt wurden, deren Phenolharzbeschichtung nicht ausrei­chend ausgehärtet ist oder im ausgehärteten Zustand ungenügend witterungs­ und alkalibeständig ist. Die Belastung der kunststoffvergüteten Schalung durch UV­Licht und Witterung sowie die Art der Lagerung auf der Baustelle entscheiden über das Entstehen und die Inten­sität der Verfärbung.

Die während der Hydratation entstehenden erhöhten Bauteiltemperaturen können den chemischen Abbau des Phenolharzfilms beschleunigen. Entsteht ein Spalt zwischen der Betonoberfläche und der Schalung durch Schwinden oder Lösen der Schalungsanker, kann sich durch die eindringende, kühlere Aussenluft Kondenswas­ser bilden. Das Kondenswasser nimmt Phenolbestand­teile auf und läuft zwischen Schalung und Beton ab,

wobei es gelb­braune Rinnspuren auf der Oberfläche des Wandbetons hinterlässt.

Vorbeugende MassnahmenVor dem Einsatz von kunststoffvergüteten Schalungen, insbesondere für Sichtbetonanwendungen, kann die Schalhaut mit dem Ochsenaugentest (kurzzeitige Be aufschlagung der Oberfläche des Phenolharzfilms mit Kalilauge) auf Alkaliresistenz getestet werden.

Grundsätzlich muss bei der Herstellung von glatten Betonoberflächen darauf geachtet werden, dass die Schalhaut nicht zu Verfärbungen führt. Es wird empfoh­len, saugende Holzschalungen vor Benutzung durch Auf streichen von Zementschlämme künstlich zu altern. Die Belastung der Schalung durch UV­Licht und Witte­rung sowie unsachgemässe Lagerung auf der Baustelle ist zu vermeiden.

RosaverfärbungUrsacheRosaverfärbungen können nach dem Ausschalen auftre­ten, wenn gleichzeitig die folgenden Bedingungen zutref­fen:

• Verwendung eines Zements mit gebranntem Schiefer (Optimo 4 oder Robusto 4R­S)

• sehr flüssiger Beton (SCC oder leicht verdichtbarer Beton)

• Metallschalung (nicht rostfreie Stahlqualität)• ungeeignetes Schalöl/Trennmittel

Zemente mit gebranntem Schiefer enthalten rohstoff­bedingt auch geringe Anteile an gebrannten Tonen mit eisenhaltigen Mineralien (Magnetit oder Hämatit). Die Rosaverfärbung kommt durch eine Ansammlung der eisenhaltigen Verbindungen mit einer Schichtdicke von rund ein bis zwei Mikrometern an der Kontaktzone Beton­Stahlschalung zustande. Bei der Oberflächenan­sammlung der Eisenoxide handelt es sich um eine Entmi­schung in Zusammenhang mit nicht rostfreien Stahl­schalungen. In Betonen mit sehr fliessfähiger Konsistenz scheinen sich die Eisenoxidpartikel unbehinderter be­wegen zu können, so dass diese Betone für Rosaverfär­bungen besonders anfällig sind. Die Wahrscheinlichkeit des Auftretens der Verfärbungen ist um so grösser, je niedriger die Temperaturen sind.

Dagegen haben der Zementgehalt, die Herkunft des Zementes und der Gesteinskörnung, die Art des Fliess­mittels sowie die Verwendung eines Luftporenbildners keinen Einfluss auf die Auftretenswahrscheinlichkeit. Bei vibrierten Betonen wurden keine Rosaverfärbungen beobachtet, ebenso wenig beim Einsatz von Holzschalun­gen oder kunststoffbeschichteten Schalungen sowie auf ungeschalten Betonoberflächen.

Rosaverfärbungen können mit geringem Aufwand durch leichtes Schleifen mit Sandpapier entfernt werden. Die

Abb. 8.1.3: Schutz der An-schlussbewehrung vor Witterungsein-flüssen.

Abb. 8.1.4: Oberfläche einer Betondecke, oben: mit Blauverfärbung nach dem Ausschalen, unten: nach selbständiger Entfärbung wenige Wochen später.

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8. Betonschäden

8.2 Entmischungen und Zementleim- und Feinstmörtelverlust

Holcim Betonpraxis

8.2 Entmischungen und Zementleim- und Feinstmörtelverlust

8.2.1 Einleitung

Während oder nach demTransport, Fördern, Einbringen, Verdichten und Abziehen des Frischbetons können ver-schiedenartige Entmischungen auftreten, die die Quali-tät und das Aussehen des Betons beeinträchtigen. Bei undichten Schalungsstössen kann es zu einem Austritt von Zementleim und Feinstmörtel kommen, wodurch eine unebene, rauhe Betonoberfläche mit dunklen Ver-färbungen entsteht. Eine Sonderform stellt die Wasser-absonderung, das sogenannte Bluten, dar.

8.2.2 Erscheinungsformen

In Abbildung 8.2.1 werden einige typische Erscheinungs-formen von Entmischungen und Zementleim- und Feinst-mörtelverlust gezeigt.

8.2.3 Ursache und vorbeugende Massnahmen

AllgemeinesVor dem Erstarren können sich die einzelnen Bestand -teile des Betons entmischen. Dabei trennen sich die Be-standteile entsprechend ihrer Grösse und Dichte durch zu intensives Verdichten oder gravimetrisch im ruhenden Frischbeton. Die groben und schweren Körner sinken ab (sedimentieren), während die leichten und feinen Partikel aufsteigen (Abb. 8.2.2).

Das Absondern des Zugabewassers vom Zementleim wird als Bluten des Betons bezeichnet. Dieser Vorgang kann sowohl an der Betonoberfläche als auch im Beton inneren stattfinden. Zementleimanreicherungen mit hohen Wasser gehalten können auch um die Ge-steins körner entstehen infolge übermässigem Vibrieren. Die un gleichmässige Ausbildung des Betongefüges, insbesondere der Kapillarporosität, beeinträchtigt die Festigkeitsentwicklung und die Dauerhaftigkeit des Betons. An der Beton oberfläche zeichnen sich Entmi-schungen durch Farb unterschiede aus. Zementleiman-reicherungen an der Betonoberfläche sind auch nach dem Erhärten weich und neigen zum Abmehlen und Absanden.

8. Betonschäden

Abb. 8.2.2: Bohrkerne aus einer Decke, links: starke Sedimentation, rechts: keine Sedimentation.

Abb. 8.2.1:Typische Erschei-nungsformen von Entmischungen und Zementleim- und Feinstmörtel-verlust.

Wolkenbildung infolge Mikroentmischung durch lokales Überver-dichten.

Abzeichnen der undichten Schalungsfugen durch Verlust des Zementleimes, auf den Feldmitten helle Ausblühungen.

Schleppwasserkanäle durch Aufsteigen von überschüssigem Zugabewasser an senkrechter, geschalter Betonoberfläche.

Kiesnest im Wand-Bodenanschlussbereich infolge ungenügender Ver-dichtung und Austreten von Feinstmörtel bei undichten Schalungs-stössen.

Grossflächige Wolkenbildung durch ungenügender Durchmischung und Wasserabsondern des Frischbetons.

Abzeichnen der Bewehrung infolge Mikroentmischung durch lokales Überverdichten.

Abmehlungen und Absandungen auf einer Bodenplatte als Folge des starken Bluten von Beton.

Zementleim und Feinstmörtelverlust durch undichte Betonierfuge.

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8. Betonschäden

8.2 Entmischungen und Zementleim- und Feinstmörtelverlust

Holcim Betonpraxis

Mehlkornarme Betone und hohe Wasserzementwerte begünstigen das Bluten. Weitere Ursachen sind tiefe Temperaturen und übermässiges Verdichten (Abb. 8.2.3).

Abzeichnen der BewehrungUrsacheDas Abzeichnen der äusseren Bewehrungslage auf der Betonoberfläche entsteht durch Mikroentmischungen im Feinstkornbereich des Frischbetons, welche auf lokales Überverdichten in der Nähe der Schalung oder Beweh-rung verbunden mit deren Schwingungen zurückgeführt werden.

Vorbeugende MassnahmenEin zu intensives Verdichten ist zu vermeiden. Es darf zu keinem Kontakt zwischen der Rüttelflasche und der Bewehrung kommen. Grosse Temperaturunterschiede zwischen Frischbeton und Bewehrung von mehr als 12 °C sind bei tiefen Umgebungstemperaturen von 5–10 °C zu vermeiden. Dieses Erscheinungsbild liegt in der Regel nicht an einer zu geringen Bewehrungsüberdeckung.

WolkenbildungenUrsacheGrossflächige Wolkenbildungen können entstehen, wenn der Beton zum Bluten neigt und nicht genügend durch-mischt wurde. Die Wolken zeichnen sich auf Betonunter-sichten durch helle Säume ab.

Wolkenartige Bereiche mit unterschiedlichem Grauton und Glanzgrad können durch unregelmässiges, ungenü-gendes bis zu intensives Vibrieren verursacht werden. Dabei kann sich der Beton lokal entmischen und dunkle Verfärbungen aufweisen.

Wolkenbildung können des Weiteren auftreten bei Verwendung grösserer Mengen an Zusatzstoffen (z. B. Flugasche).

Vorbeugende MassnahmenDie wichtigste Massnahme ist die kontrollierte Verdich-tung des Frischbetons, so dass es zu keinem lokalen Über-verdichten kommt. Beim Verdichten sollte der Innen-rüttler nicht mit der Bewehrung und der Schalung in Berüh rung kommen (siehe Kapitel 3.5). Die Bewehrungs-überdeckung muss zwingend eingehalten werden. Ein ausreichender Mehlkorngehalt, wie z. B. für Pumpbeton, verbessert das Wasserrückhaltevermögen des Frischbe-tons (siehe Kapitel 4.1). Der Beton soll in gleichmässigen Schüttlagen eingebracht und entsprechend seiner Konsis-tenz ausreichend verdichtet werden.

DunkelverfärbungenUrsache Bei tiefen Temperaturen verzögert sich die Abbindezeit und die Entmischungsgefahr des Frischbetons nimmt zu. Entmischungen führen zu einer Umverteilung und einem Verlust des Zugabewassers im Mikrobereich, so dass die Hydratation des Zementes lokal stark vermin-

dert bis gestört werden kann. Der niedrigere Hydra-tations grad und die damit verbundene niedrige Kapillar-porosität verur sachen dunkle, flächige Verfärbungen der Betonhaut, insbesondere auf Deckenuntersichten. Ebenso führen diese Entmischungen auch bei Kiesnes-tern oder undichten Fugen infolge der Wasserabsonde-rung des Zementleimes zu markanten Dunkelverfärbun-gen.

Vorbeugende MassnahmenDie Dunkelverfärbungen infolge Entmischungen können im Winter durch den Einsatz von Beschleunigern und Betonmischungen mit einem guten Wasserrückhaltever-mögen vermieden werden.

Abmehlen und SchleppwasserkanäleUrsacheAbmehlungen entstehen durch Beinträchtigungen der Hydratation an der Betonoberfläche. Abgesondertes Zugabewasser kann entlang der Schalung aufsteigen und Fliessspuren, sogenannte Schleppwasserkanäle, an der Betonoberfläche hinterlassen. Dieser Effekt tritt häufig bei glatter, nicht saugender Schalung in Verbindung mit hohen Schüttlagen auf.

Abb. 8.2.3: Wasser (Blut- und Regenwasser) auf horizontaler Betonoberfläche.

Vorbeugende MassnahmenFür das Bluten des Frischbetons ist massgeblich die Betonzusammensetzung verantwortlich. Bei der Herstel-lung und Ausführung von Sichtbetonbauten sind in diesem Zusammenhang folgende Punkte zu beachten:

• Der Beton sollte einen ausreichenden Mehlkorngehalt aufweisen. Die Verwendung von CEM II/B-M – Zemen-ten ist wegen ihres Wasserrückhaltevermögens vorteil-haft.

• Der Beton sollte eine weiche bis fliessfähige Konsistenz aufweisen und der Wassergehalt sollte begrenzt wer-den (w/z-Wert < 0.6).

• Die Verwendung von saugfähigen Schalungen (z. B. Brettschalung) reduziert die Gefahr von Schleppwas-serkanälen.

• Das Einbringen des Betons soll mit gleichbleibender Geschwindigkeit und in möglichst gleichmässigen, horizontalen Schichten von 50–70 cm Dicke erfolgen, um das Entmischen zu minimieren.

• Der eingebrachte Frischbeton soll rasch und gleichmäs-sig verdichtet werden.

KiesnesterUrsacheKiesnester entstehen, wenn sich der Beton z.B. wegen einer zu grossen Fallhöhe entmischt oder wenn er punk-tuell ungenügend verdichtet wird. Undichte Schalungen, durch die der Zementleim und der Feinstmörtel heraus-fliessen, sind eine weitere Ursache für Kiesnester. Auch eine zu dichte Bewehrung oder zu enge Bewehrungsab-stände im Vergleich zum Grösstkorn können zu Kiesnes-tern oder gar unvollständig verfüllten Schalungen führen (Abb. 8.2.4).

Kiesnester treten vor allem in den Randbereichen und in den unteren Teilen eines Betonbauteils auf. Sie fallen wegen ihrer Textur und wegen ihres dunkleren Farbtons auf. Sie stellen bei Sichtbeton (SBK 2 bis S) einen opti-schen Mangel dar und können die Dichtigkeit und damit die Dauerhaftigkeit beeinträchtigen.

Sind die Kiesnester nur klein und ohne Auswirkung auf die Tragsicherheit und Dauerhaftigkeit, ist der Verzicht auf eine Reparatur meist sinnvoll, weil diese die Sichtbe-tonqualität oft empfindlich stört.

Vorbeugende MassnahmenDie Entstehung von Kiesnestern kann durch folgende Massnahmen reduziert werden:

• Bei der Planung von Sichtbetonbauten müssen die Bauteilabmessungen in Abhängigkeit der Bewehrungs-dichte und -führung sowie der Betoneigenschaften so gewählt werden, dass das Einbringen und Verdichten des Betons einwandfrei möglich ist.

• Der Abstand von Bewehrungsstäben soll grösser als das Grösstkorn und der Durchmesser benachbarter Bewehrungsstäbe sein. Speziell zu beachten sind Be reiche mit Bewehrungsstössen, -verankerungen und -abbiegungen im Fall hoher Bewehrungsgehalte.

• Der Beton sollte eine gut abgestimmte Kornzusam-mensetzung und eine dem Bauteil sowie der Einbring-art angepasste Konsistenz aufweisen (siehe Kapitel 4.1). Der maximale Durchmesser der Gesteinskörnung sollte generell weniger als ein Drittel der minimalen Bauteildicke betragen.

• Die Schalung muss dicht sein, damit wenig Wasser und kein Zementleim ausfliessen kann. Die Fixierung und Abdichtung im Bereich der Betonierfugen, Scha-lungsstösse, Ecken, Kanten und Einlagen sind speziell zu beachten.

• Bei der Bewehrungsführung und der Schalungsanord-nung sind Rüttelöffnungen einzuplanen, damit der Beton überall gleichmässig hineinfliessen und verdich-tet werden kann.

• Erfolgt der Frischbetontransport mit dem Fahrmischer, bergen lange Transportzeiten eine Entmischungs-

gefahr. Der Beton soll unmittelbar vor dem Entladen 2 Minuten gemischt werden.

• Der Beton soll mit gleichbleibender Geschwindigkeit und in möglichst gleichmässig dicken, horizontalen Schichten eingebracht werden. Um das Entmischen zu vermeiden, soll die Schütthöhe höchstens 50 cm betra-gen (siehe Kapitel 3.4.3).

• Bei Wänden lässt sich durch das vorgängige Einbringen eines Vorlagebetons (Schichtdicke ca. 10 cm) mit höhe-rem Zementgehalt und kleinerem Grösstkorn eine mögliche Entmischung des Frischbetons am Wandfuss verhindern. Bei dieser Massnahme ist ein möglicher Farbunterschied des Vorlagebetons zu prüfen.

Abb. 8.2.4: Eng verlegte Bewehrung.

Abb. 8.2.5: Rüttel- und Einfüll-öffnung bei eng verlegter Beweh-rung.

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250 Holcim Betonpraxis 251

8. Betonschäden

8.3 Ausblühungen

Holcim Betonpraxis

8.3.3 Entstehung und Vermeidung

KalkausblühungenUrsacheBei der Hydratation von Zement entsteht Calciumhydro-xid (CaOH2). Calciumhydroxid ist ein wasserlösliches Mi-neral, dessen Löslichkeit mit abnehmender Temperatur zunimmt. Die Porenlösung eines Betons ist mit Calcium-hydroxid gesättigt. Verdunstet das Porenwasser an der Betonoberfläche, kommt das Calciumhydroxid in Kontakt mit dem natürlichen Kohlendioxid der Luft, so dass sich aus dem Calciumhydroxid Calciumcarbonat (CaCO3) bil-det, welches als weisses, wasserunlösliches Mineral aus-kristallisiert.

Ca(OH)2 + CO2 + H2O → CaCO3↓ + 2 H2O

Calciumhydroxid + Kohlendioxid + Wasser → Calciumcarbonat + Wasser

Gl. 8.3.1

Die Reaktion des Calciumhydroxids mit dem Kohlen -dioxid aus der Luft wird als Karbonatisierung bezeichnet. Die Karbonatisierung beginnt naturgemäss an der Beton-oberfläche und dringt langsam in den Zementstein hin-ein. Das auskristallisierende Calciumcarbonat bildet nach dem Verdunsten der Porenlösung an der Betonoberfläche die weissen Kalkausblühungen. Wandert der Verduns-tungshorizont im Laufe der Zeit ins Innere der Betonrand-zone, entsteht weiteres Calciumcarbonat. Das im Innern des Betonkörpers gebildete Calciumcarbonat ist dann jedoch nicht mehr als Ausblühung sichtbar (Tab. 8.1.1). Im Winter ist sowohl die Gefahr von weissen Kalkschlei-ern als auch die Gefahr von dunklen Flecken gross, da der Verdunstungshorizont entweder an der Oberfläche oder gerade unterhalb der Oberfläche liegt.

Trocknet der Beton oberflächlich ab, werden die Lö-sungs- und Diffusionsvorgänge unterbrochen und die Aus blühfähigkeit wird bis zur nächsten Durchfeuchtung unterbunden. Wird bereits abgetrockneter Beton, ins-besondere im jungen Alter, wieder durchfeuchtet, so kann Calciumhydroxid aus dem Beton gelöst werden und an der Oberfläche als Calciumcarbonat ausblühen. Wasserlachen auf horizontalen Betonoberflächen, Regenwasser oder Kondenswasser unter Plastikfolien während der Nach behandlung können deshalb Kalkaus-blühungen verursachen. Aus diesem Grunde ist das Ab-leiten von Regenwasser durch zusätzliche Massnahmen, wie ein aus reichendes Gefälle bei horizontalen Flächen oder Tropfkanten bei vertikalen Flächen, vorgängig zu planen.

Treten Ausblühungen nur örtlich beschränkt auf, lassen sie sich durch trockenes Abbürsten mit einem Stück Schaumglas oder, unter der Anleitung von Fachleuten

und unter genauer Beachtung der Herstelleranweisun-gen, mit säurehaltigen Spezialprodukten, wie z. B. ver-dünnter Aminosulfonsäure oder verdünnter Phosphor-säure, entfernen. Leichte Ausblühungen können nach Jahren von selber verschwinden, wenn das betreffende Bauteil immer wieder dem Regen (weiches Wasser, saurer Regen) ausgesetzt ist.

Vorbeugende MassnahmenAusblühungen können aufgrund der Vielzahl von Ein-flussgrössen oft nicht vermieden werden. Dies gilt vor allem für Sichtbeton als auch für Betonwaren. Folgende Massnahmen können das Risiko für Ausblühungen verringern:

• Herstellen eines möglichst dichten und rissfreien Betons

• Abdecken des Spaltes zwischen Schalung und Beton bei der Herstellung von Wänden und Untersichten zum Schutz gegen Niederschlagswasser

• Ableiten von Niederschlagswasser von angrenzenden Bereichen

• Ausschalen von Wandflächen nicht während oder un-mittelbar vor Niederschlägen

• Nachbehandeln mit Folien, jedoch darf die Folie die Betonoberfläche nicht berühren, damit kein Tau- oder Kondenswasser an die Betonoberfläche gelangt

• Grundsätzlich keine wasserzuführende Nachbehand-lungsmassnahmen

• Schutz des jungen Betons bei vertikalen oder geneig-ten Flächen vor ablaufendem Wasser. Abdecken der Wandkrone. Betonwaren und Fertigteile in den ersten Tagen nicht direkt aufeinanderstapeln

• Verwendung von Zementen, die latent-hydraulische und/oder puzzolanische Zusatzstoffe enthalten. Diese reduzieren den Calciumhydroxidgehalt, bzw. binden einen Teil des Calciumhydroxids in ihren unlöslichen Hydratphasen ein und reduzieren die Permeabilität des Betons. Besonders geeignet sind in dieser Hinsicht die Holcim Zemente Modero, Optimo und Robusto

• Auftragen einer geeigneten Hydrophobierung oder Versiegelung der Betonoberfläche

8.3 Ausblühungen

8.3.1 Einleitung

Ausblühungen sind Ausfällungen wasserlöslicher Salze, vor allem Calciumhydroxid in Form eines feinen, kristalli-nen Belages auf Betonoberflächen und lassen sich unter-teilen in:

• Kalkausblühungen • Kalkaussinterungen• Braunverfärbungen an Betonwaren

(verfärbte Kalkausblühungen)

Flächige Ausblühungen am Beton treten bevorzugt im Frühjahr und im Herbst an Bauteilen aus jungem Beton auf. Kombinierte Ausblühungen mit Silikagelausschei-dungen werden im Kapitel 8.8 abgehandelt.

An wasserführenden Rissen können Ausblühungen und Aussinterungen unabhängig von der Jahreszeit auftreten.

8.3.2 Erscheinungsformen

Kalkausblühungen sind in der Regel weisse, schleierartige bis fleckige feine Ablagerungen, welche die Farbe sowie das Erscheinungsbild und Aussehen einer Betonober-fläche verändern können. Auf Sichtbetonoberflächen, ins-besondere auf dunklen oder eingefärbten Flächen, sind solche Ausblühungen unerwünscht. Sie beeinträchtigen jedoch weder die Festigkeit noch die Dauerhaftigkeit des Betons.

Abb. 8.3.1: Typische Erschei-nungsformen von Ausblühungen.

Kalkausblühungen einer Betonmauer. Kalkaussinterungen entlang von Rissen in einer Betonmauer.

Gerissene Betondecke mit Kalkaussinterungen in Form von Stalaktiten.

Braunverfärbungen an Betonwaren (verfärbte Kalkausblühungen).

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252 Holcim Betonpraxis 253

8. Betonschäden

8.3 Ausblühungen

Holcim Betonpraxis

KalkaussinterungenUrsacheBei stetigem Wasserdurchfluss durch Risse und undichte Fugen oder durch sehr porösen Beton werden grössere Mengen Calciumhydroxid aus dem Zementstein gelöst. Beim Austritt an der Betonoberfläche bilden sich mar-kante Ablagerungen und Krusten, sogenannte Kalkaus-sinterungen (Abb. 8.3.2).

Vorbeugende MassnahmenFür Aussinterungen gelten die gleichen vorbeugenden Massnahmen wie für Ausblühungen. Jedoch ist als erste und zwingende Massnahme der Wasserzutritt durch Risse, undichte Fugen oder stark poröses Gefüge z. B. durch Injektionen oder Hydrophobierungen zu beseiti-gen.

Braunverfärbungen an BetonwarenUrsacheEine spezielle, seltenere Form von Kalkausblühungen sind die Braunverfärbungen, oft auch Gelbverfärbungen ge-nannt. Die Verfärbungen werden durch Lösungsvorgänge, meistens durch lösliche und oxidierbare Eisenverbindun-gen, kombiniert mit den Kalkausblühungen, verursacht. Dabei gelangen die löslichen Eisenverbindungen über das Porensystem des Betons an die Betonoberfläche, wo sie oxidieren. Selbst bei sehr geringen Mengen kann es zu deutlich sichtbaren gelben bis braunen Verfärbungen kommen. Die Eisenverbindungen können aus dem Zuga-bewasser, Sand, Zusatzstoff oder auch Zement stammen. Mit einem speziellen Braunverfärbungstest kann das Braunverfärbungspotential von Zementen bestimmt wer-den. Bei dieser Methode wird das Ausblühen bewusst gefördert, um so die ausblühfähigen und verfärbenden Stoffe gezielt an die Betonoberfläche zu transportieren (Abb. 8.3.3).

Diese Ausblühungen entstehen unterschiedlich schnell in Abhängigkeit des Porensystems und der Witterungs-einflüsse. Sie können erst nach jahrelanger Bewitterung auftreten, aber in seltenen Fällen auch schon bei jungen Betonwaren. Sie lassen sich nicht entfernen und sind nicht mit Rostfahnen zu verwechseln. Die Braunverfär-bungen treten meist bei Betonwaren bzw. Betonelemen-ten aus erdfeuchtem Beton auf. Diese Betone haben ein sehr poröses Gefüge mit vielen Verdichtungsporen und entsprechend höheren Wasseraufnahmen und Verduns-tungsraten. Meistens entstehen die Verfärbungen unter sommerlichen Bedingungen, wenn sich Befeuchtung und Abtrocknung abwechseln können.

Vorbeugende MassnahmenDas Verfärbungspotential kann mittels betontechno-logischer Massnahmen reduziert werden. Die Sieb-linienoptimierung der Gesteinskörnung und der Einsatz von Portlandkompositzementen, wie z. B. Optimo 4 und Robusto 4R-S, verbessern die Verdichtbarkeit der Betone und reduzieren die Porosität, beziehungsweise Durch-feuchtung des Betons. Damit werden die in Lösung gehenden Eisenverbindungen und deren Transport an die Beton oberfläche reduziert. Wird die Verdunstung be hindert, treten keine Braunverfärbungen auf.

Abb. 8.3.2: Kalkaussinterungen bei einem Riss.

Abb. 8.3.3: Braunverfärbungs-test: Probe ohne Braunverfärbungs-potenzial (links) und mit hohem Braunverfärbungs-potential (rechts).

8.4 Risse

8.4.1 Einleitung

AllgemeinesBereits im Frischbeton können Risse durch rasche Volu-menverminderung der oberflächennahen Betonschicht infolge des Wasserentzugs entstehen. Dieses Austrock-nen wird durch geringe Luftfeuchte, Wind, Sonnenein-strahlung und ungünstige Temperaturen begünstigt. Im jungen und erhärteten Beton hingegen können Risse ent-stehen, wenn die durch Eigen- und Zwangsspannungen sowie durch äussere Belastung hervorgerufenen Zug-spannungen die Zugfestigkeit des Betons übersteigen.

Beton weist trotz seiner hohen Druckfestigkeit eine sehr geringe Zugfestigkeit in der Grössenordnung von 2 bis 3 N/mm² auf. In einem auf Zug oder Biegung belasteten Stahlbetonbauteil übernimmt der Beton die Druckkräfte und die Bewehrung die Zugkräfte. Erst durch die Bildung von Rissen im Beton können jedoch nennenswerte Kräfte auf den Bewehrungsstahl übertragen werden.

Die Rissbreiten müssen begrenzt werden, um weder die Dauerhaftigkeit, die Dichtigkeit noch das Aussehen eines Bauwerks zu beeinträchtigen. Die Anforderungen an die Rissbildung bzw. die zulässigen Rissbreiten müssen zwischen dem Planer und dem Bauherrn abgestimmt und in der Nutzungsvereinbarung festgelegt werden. Die Begrenzung der Rissbildung spielt eine wesentliche Rolle beim Entwurf, dem Festlegen des Bewehrungsgrades und der Betonier etappen und entsprechend bei den Kosten des Bauwerks.

GebrauchstauglichkeitDauerhaftigkeitRisse stellen Schwachstellen im Betongefüge dar, durch die betonschädigende und korrosionsfördernde Stoffe je nach Breite und Tiefe der Risse rasch in das Bauteilinnere eindringen können. Um die Dauerhaftigkeit eines Bau-werks sicherzustellen, werden die in Tabelle 8.4.1 aufge-führten maximalen Rissbreiten für die Expositionsklassen XC und XD empfohlen.

AussehenRisse mit Breiten > 0.5 mm sind auch aus einem grösse-ren Betrachtungsabstand (>5 m) zum Bauteil gut zu er-kennen und werden meist als störend wahrgenommen. Die Rissbreitenbegrenzung nach ästhetischen Kriterien hängt direkt vom Betrachtungsabstand, der Beleuchtung, der Oberflächentextur, dem Anforderungsniveau und dem Betrachter ab. In Abbildung 8.4.1 ist die Beurteilung der Rissbreite in Abhängigkeit vom ästhetischen Anforde-rungsniveau und Abstand des Betrachters dargestellt (siehe Kapitel 7.1).

Tab. 8.4.1: Maximale Rissbrei-ten für die Exposi-tionsklassen XC und XD.

Abb. 8.4.1: Beurteilung der Rissbreite in Abhän-gigkeit vom ästhe-tischen Anforde-rungsniveau und dem Abstand des Betrachters.

Expositionsklasse Maximale Rissbreite [mm]

XC1, XC2 0.4 bis 0.6

XC3, XC4 0.3 bis 0.4

XD1, XD2a 0.3 bis 0.4

XD2b, XD3 0.2 bis 0.3

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

0

ästhetisches Anforderungsniveau

Risse nicht erkennbar

Riss

0 1 3 4 52

nied

rig

hoch

sehr hoch

Riss

brei

te w

[mm

]

Betrachtungsabstand a [m]

Betrachter

w

a

α

α

α = wa

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254 Holcim Betonpraxis 255

8. Betonschäden

8.4 Risse

Holcim Betonpraxis

8.4.3 Ursache und vorbeugende Massnahmen

AllgemeinesDie wichtigsten der vielfältigen Ursachen, die zu einer Rissbildung im Beton führen können, sind in Tabelle 8.4.3 aufgeführt:

Rissursache Beschreibung

Frischbeton

Betonzusammen­setzung, Geometrie, Umgebungsbeding­ungen

Setzen des Frischbetons, Früh­ oder Kapillarschwinden, Betonieren im Gefälle

Festbeton

Eigen­ und Zwangs­spannungen

Abfliessende Hydratations­wärme, Trockenschwinden, Temperatur­ oder Setzungsdifferenzen

Last Ständige und veränderliche Lasten

Exposition Frost­ und Sulfatangriff, Alkali­Aggregat­Reaktion, Korrosion der Bewehrung

Tab. 8.4.3: Ursachen für die Rissbildung im Beton mit den entspre­chenden Einwirkungen.

Die Rissbildung infolge von Lasten sowie von Temperatur­ und Setzungsdifferenzen wird nicht detailliert betrachtet (Abb. 8.4.2).

Abb. 8.4.2: Risse in der Widerlagerwand einer Brücke infolge von Set­zungen (mit roten Pfeilen gekennzeichnet).

Risse infolge von Frostangriff, Sulfatangriff, Alkali­Aggre­gat­Reaktion sowie Korrosion der Bewehrung werden in den Kapiteln 8.5 und 8.7 bis 8.9 separat behandelt.

Setzen des FrischbetonsUrsacheDas Setzen des Frischbetons beruht auf der Sedimenta­tion der Feststoffe und dem gleichzeitigen Aufsteigen des Wassers an die Oberfläche aufgrund der Dichteunter­schiede (siehe Kapitel 8.3). Es stellt sich ein, bevor der Ze­

ment abbindet, d. h. direkt nach dem Einbringen und Ver­dichten des Betons. Im ungünstigsten Fall können diese Setzungen bis zu 1 % der Bauteildicke betragen. Da junger Beton nur eine geringe Steifigkeit aufweist, kann er bei Versätzen oder über Bewehrungsstäben aufreissen, ins­besondere dann, wenn die Bewehrungsüberdeckung ge­ring ist (Abb. 8.4.3).

Die sich im Frischbeton bildenden Rissen können durch Nachverdichten und Nachbearbeitung geschlossen wer­den. Diese Massnahme ist jedoch nur wirksam, wenn sie zum richtigen Zeitpunkt, d. h. vor dem Erstarrungsbeginn, erfolgt.

Vorbeugende MassnahmenMit den folgenden Massnahmen kann die Rissbildung durch Setzen des Frischbetons verhindert oder begrenzt werden:

• Wahl einer steiferen Betonkonsistenz• Verringerung der Zugabewassermenge• Erhöhen des Mehlkornanteils oder Verwenden eines

feiner gemahlenen Zements, um das Wasserrückhalte­vermögen zu steigern und das Bluten zu verringern

• Betonieren von massigen Bauteilen in mehreren Schichten frisch in frisch oder langsames Betonieren.

8.4.2 Erscheinungsformen

In Tabelle 8.4.2 sind die wichtigsten Rissarten und ihre Erscheinungsformen mit einer kurzen Beschreibung in der Reihenfolge ihrer zeitlichen Entstehung am Bauwerk aufgeführt. Für die Charakterisierung der Risse sind die nachfolgenden Punkte von Bedeutung:

• der Zeitpunkt der Rissentstehung• Rissbreite (Grösse und Änderungen)• Risstiefe und ­verlauf im Betongefüge (z. B. V­förmig)• Bewegung der Rissränder• Wasserführung im Riss • Verfärbung des Rissrandes• Ablagerungen im oder entlang des Risses

Tab. 8.4.2: Rissarten und Erscheinungs­formen.

Abb. 8.4.3: Rechtwinkliges Netz von Setzungs­rissen.

8. Betonschäden

Rissart Erscheinungsform Erscheinungsform

Risse im Über­deckungsbeton entlang der Bewehrung

Senkrecht zur Oberfläche verlaufende Risse über der oberen Bewehrung. Sie sind in einem orthogonalen Netz an ge ordnet und treten oft zusammen mit einem Hohlraum unter dem Bewehrungsstab auf. Sie können auch in Bereichen mit grossen Querschnittsänderungen auftreten und sind eine Folge des Setzens des Frischbetons.

Oberflächenrisse(Netzrisse)

Aufsicht Wenig tiefe Risse senkrecht zur Oberfläche von horizontalen Bauteilen mit unregelmässiger, unterbrochener, teils treppen förmiger Rissanordnung mit variabler Rissbreite und Abständen im Dezimeterbereich. Im Allgemeinen sind diese Risse oberflächlich, können aber auch Tiefen bis zu 15 cm erreichen. Oft umranden sie die Gesteinskörner und haben ein V­förmiges Profil. Eine Ursache kann das Frühschwinden des Betons sein.

Schwindrisse Aufsicht Kontinuierliche Risse senkrecht zur Oberfläche mit konstanter Öffnung. Der Rissverlauf wird hauptsächlich von der Bau ­ teil geometrie und der Einspannung des Bauteils bestimmt. Ursache ist das Trockenschwinden des Betons.

Trennrisse Senkrecht zur Belastungsrichtung verlaufende Risse eines durch direkten Zug belasteten Bauteils, die den gesamten Querschnitt durchtrennen.

Biegerisse Nicht durchgehende Risse, die auf die Zugzone des auf Biegung beanspruchten Bauteils begrenzt sind und weit­gehend senkrecht zur Haupttragrichtung verlaufen. Über die Bauteilhöhe betrachtet, beginnen die Risse am äussersten gezogenen Rand und enden am Rand der Druckzone.

Schubrisse Schräg zur Bauteilachse eines Balkens verlaufende Risse (Neigung ca. 45°). Diese Risse durchlaufen wie Biegerisse die Zugzone und enden am Rand der Druckzone. Ihre Richtung wird durch die Richtung der Hauptzugspannungen vorgegeben.

oberflächen­parallele Risse (Schalenrisse)

Risse, die parallel zur Oberfläche verlaufen. Die Risse befinden sich im Millimeterabstand bei Frost­ und im Zentimeter­abstand bei Sulfat­, AAR­Schäden. Sie können auch als Folge von Spannungen zwischen Kern und Rand des Betonbauteils bei hohen Temperaturdifferenzen infolge Hydratations­wärmeentwicklung entstehen.

Schalenrisse

Mikrorisse

Netzrisse

Schalenrisse

Mikrorisse

Netzrisse

Schalenrisse

Mikrorisse

Netzrisse

Schalenrisse

Mikrorisse

Netzrisse

Schalenrisse

Mikrorisse

Netzrisse

Schalenrisse

Mikrorisse

Netzrisse

Schalenrisse

Mikrorisse

Netzrisse

8.4 Risse

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256 Holcim Betonpraxis 257

8. Betonschäden

8.4 Risse

Holcim Betonpraxis

Früh­ oder KapillarschwindenUrsacheBei heissen und/oder föhnigen Wetterverhältnissen kön­nen vor allem bei flächigen Betonbauteilen in den ersten Stunden nach dem Betonieren auffällige Risse entstehen. Diese Risse mit charakteristischer Verteilung und Ent­stehungszeit (Frühschwindrisse) werden durch das Früh­ oder Kapillarschwinden verursacht, solange der Beton noch nicht abgebunden hat (siehe Kapitel 3.9.2). Die Ent­stehung dieser Risse kann mit den Phasen 1–3 beschrie­ben werden (Abb. 8.4.4):

Phase 1: Plastischer Beton: Der frisch eingebrachte und verdichtete Beton gibt Wasser durch Bluten ab, so dass die Betonoberfläche von einem Wasserfilm bedeckt wird. Dieser Wasserfilm wird durch Verdunsten immer dünner. Wenn der Wasserfilm verschwindet, d.h. die Oberfläche abgetrocknet ist, beginnen auch die mit Wasser gefüllten Hohlräume im frischen Beton auszutrocknen. Dadurch entstehen Kapillarspannungen, die auch Schwindspan­nungen genannt werden. Der frische Beton zieht sich zu einem dichteren Gefüge zusammen. Der Wasserverlust ist von einer Volumenverringerung begleitet, indem sich der noch plastische Beton setzt.

Phase 2: Grüner Beton: Die Schwindspannungen sind un­schädlich solange der junge Beton sich plastisch verfor­men kann. Mit dem Ansteifen des Betons nimmt die Ver­formbarkeit ab, und die Schwindspannungen können die Zugfestigkeit des ansteifenden Betons überschreiten. Es können grosse, teilweise durchgehende Risse enstehen.

Phase 3: Festbeton: Nach Erstarrungsende setzt die Fes­tigkeitsentwicklung des Betons ein, die mit zunehmender Austrocknung des Betons vom Trockenschwinden beglei­tet wird.

Die Frühschwindrisse unterscheiden sich in ihrer Breite, Tiefe und ihrem Verlauf von Trockenschwindrissen, die sich erst im erhärteten Beton ausbilden. Anstelle von netzförmigen Rissen, zeigen sich einzelne, lange Risse, die oft auch von Aussparungen oder Ecken ausgehen. Im Allgemeinen sind Frühschwindrisse oberflächlich, können aber eine Rissbreite von 1 bis 2 mm und in ungünstigen Fällen das Bauteil durchtrennen (Abb. 8.4.5).

Horizontale Bauteile (Decken­ und Bodenplatten) mit grosserer Verdunstung ausgesetzter Oberfläche, sind durch das Früh­ oder Kapillarschwinden besonders ge­fährdet. Neben der ästhetischen Beeinträchtigung des Betons, können die Risse auch die Frostschäden fördern. Zusätzlich kann der Verlust von Wasser die ausreichende Hydratation des Zements beeinträchtigen. Die Beton­oberfläche weist dadurch einen Festigkeitsverlust, eine hohe Porosität und eine Tendenz zum Absanden auf. In ungünstiger Umgebung wird ein solcher Beton eine ungenügende Dauerhaftigkeit aufweisen.

Vorbeugende MassnahmenJe höher die Verdunstungsrate an der Oberfläche ist, desto grösser ist das Risiko der Frühschwindrissbildung. Diese wird erhöht durch Wind, hohe Temperaturen und niedrige relative Luftfeuchtigkeit. Die wichtigste vorbeu­gende Massnahme ist die frühzeitige und geeignete Nachbehandlung, die detailliert in den Kapiteln 3.6 und 4.4 beschrieben wird. Es wird empfohlen, eine Zwischen­nachbehandlung durchzuführen.

Abb. 8.4.5: Tiefer Riss infolge Frühschwinden.

Abb. 8.4.4: Entwicklung der Betonzugfestigkeit und der Schwind­spannung.

Zusammenhalt/Zugfestigkeit

Phase 1: Plastischer BetonPhase 2: Grüner BetonPhase 3: Festigkeitsentwicklung

Schwindspannung

Zeit

Riss

1 2 3

Frühschwinden Trocken-schwinden

Abfliessende HydratationswärmeUrsacheRisse infolge abfliessender Hydratationswärme entste­hen innerhalb der ersten Tage nach dem Betonieren, wenn die durch Eigen­ und Zwangsspannungen hervor­gerufenen Zugspannungen die Zugfestigkeit des Betons überschreiten (siehe Abb. 3.9.10).

Erhärtende Bauteile werden in Abhängigkeit von der Art des Bauwerkes, der Verbindung mit bereits erhärteten Bauteilen, den Abmessungen und dem Bauablauf in ihrer Verformung behindert. Daraus entsteht ein Risiko der Rissbildung (Tab. 8.4.4). Risse infolge abfliessender Hydra­tationswärme werden vor allem bei massigen Bauteilen mit einer Dicke von über 50 cm beobachtet. Beim Gross­teil der üblichen Decken und Wände im Hochbau ist die abfliessende Hydratationswärme praktisch vernachläs­sigbar.

Vorbeugende MassnahmenRisse infolge abfliessender Hydratationswärme können durch betontechnologische und zusätzliche Massnah­men vermieden oder begrenzt werden.

Betontechnologische Massnahmen:Die betontechnologischen Massnahmen dienen zur Begrenzung der Höchsttemperatur Tmax und der Tempe­raturdifferenz ΔTmax (Tab. 8.4.4). Es wird empfohlen, die Höchsttemperatur Tmax von 60 °C nicht zu überschreiten und die Temperaturdifferenz ΔTmax auf 20 Kelvin zu be­grenzen.

Massnahmen zur Begrenzung der Höchsttemperatur Tmax:

• Verwendung eines Zements mit niedriger Hydrata­tionswärmeentwicklung (LH) oder einer niedrigen Fes­tigkeitsklasse

• Verwendung eines Portlandkompositzements oder Ersatz eines Teils des Zements durch reaktive Betonzu­satzstoffe wie Flugasche

• Begrenzung der Frischbetontemperatur (Lagerung der Gesteinskörnung im Schatten und Berieselung mit Wasser, Betonieren in den frühen Morgenstunden)

• Parken der Fahrmischer im Schatten und Berieselung der Mischertrommel mit Wasser

• Kühlen des Betons durch das Einbetonieren von Leitun­gen, in denen kaltes Wasser zirkuliert (Auswirkungen auf Tmax und ΔTmax wenn die Kühlschlangen im Kern angeordnet sind)

• Absenken der Frischbetontemperatur im Fahrmischer durch das Kühlen mit Stickstoff

Massnahmen zur Begrenzung der Temperaturdifferenz ΔTmax:

• Ausschalen des Betons zum Zeitpunkt der Höchsttem­peratur vermeiden, um einen Temperaturschock beim Ausschalen (rasche Abkühlung der Betonoberfläche) zu vermeiden. Dies ist insbesondere wichtig bei tiefen Umgebungstemperaturen und bei massigen Bauteilen.

• Verwendung von Dämmmatten. Dadurch werden die Temperaturdifferenzen im Bauteil geringer und der Temperaturabfall während der Abkühlung verlangsamt. Zugspannungen treten dadurch später auf, wenn die Zugfestigkeit bereits höher ist. Bei massigen Bauteilen kann es sinnvoll sein, die Höchsttemperatur abzuwar­ten (1 bis 2 Tage) bevor die Dämmmatten aufgelegt werden.

Zusätzliche Massnahmen:Die zusätzlichen Massnahmen zielen darauf ab, das Ent­stehen von Rissen durch eine Verringerung des Einspann­grades, d. h. der Verformungsbehinderung, zu vermeiden und die Rissbreite bei zugelassener Rissbildung zu be­schränken. Diese Massnahmen sind identisch mit denen zur Begrenzung des Schwindens und werden im nach­folgenden Abschnitt „Schwinden“ näher behandelt.

SchwindenUrsacheWenn das autogene Schwinden und das Trockenschwin­den behindert werden oder wenn das Trockenschwinden nicht gleichmässig im gesamten Querschnitt auftritt, entstehen Zugspannungen, die zur Rissbildung führen können (siehe Kapitel 3.9.2). Die Entstehung der Risse hängt stark von der Geometrie und dem Einspanngrad des Bauteils ab. Die Rissbreite und die Rissverteilung werden durch geometrische Aspekte und die Bewehrung bestimmt.

Vorbeugende MassnahmenSchwindrisse können durch betontechnologische und zusätzliche Massnahmen vermieden oder begrenzt werden.

Tab. 8.4.4: Verformungsbehinderung und Rissbildung infolge abflies­sender Hydratationswärme.

Verformungsbehinderung durch Element selbst

Verformungsbehinderung durch ältere Nachbarelemente

Ursache Max. Temperatur differenz ΔTmax im Bauteil querschnitt Max. Betontemperatur Tmax

Erscheinungs­form Schalenrisse Trennrisse

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258 Holcim Betonpraxis 259

8. Betonschäden

8.4 Risse

Holcim Betonpraxis

Betontechnologische Massnahmen:

• Wahl einer stetigen Sieblinie, um den Hohlraumgehalt und den Wasseranspruch der Gesteinskörnung zu mi­nimieren

• Reduktion des Wassergehalts mit Hilfe von Fliessmit­teln

• Einsatz eines Schwindreduktionsmittels• Frühzeitige und sorgfältige Nachbehandlung

Zusätzliche Massnahmen:

• Vermeidung von Verzahnungen mit dem Erdreich durch die Anordnung einer Gleitschicht aus z. B. Sand oder doppelt gelegter Folie (Abb. 8.4.6)

• Aufnahme von Spannungen an einspringenden Ecken und Öffnungen durch Zusatzbewehrung (Abb. 8.4.7)

• Begrenzung der Rissbildung durch Anordnung von Fugen. Die Abstände der Fugen hängen dabei von einer Vielzahl von Faktoren ab, z. B. Art des Baugrundes, er­wartete Bauteilbewegungen, Lagerung des Baukörpers, Bauablauf und Betonierabfolge, Baukörpergeometrie, Bewehrung und Hydratationswärmeentwicklung des Betons

• Einplanen von Schwindgassen (Abb. 8.4.8 und Abb. 8.4.9). Sehr effiziente Massnahme auch bei abfliessen­der Hydratationswärme im Zeitraum von 5–15 Tagen

• Sorgfältige Planung der Betonierabschnitte. Die Anzahl und der zeitliche Abstand der einzelnen Bauabschnitte sollten möglichst gering gehalten werden, um die unter schiedlichen Schwindverformungen benachbar­ter Abschnitte, die sich gegenseitig behindern, zu minimieren

• Beschränkung der Rissbreite durch Bewehrung. Ein­legen einer ausreichenden Mindestbewehrung für eine feine Rissverteilung (fein verteilte Risse mit gerin­ger Breite beeinträchtigen die Dauerhaftigkeit weniger und werden in der Regel besser toleriert als wenige Risse mit grosser Breite)

Tab. 8.4.5: Einfluss verschiede­ner Massnahmen auf das Rissbil­dungsrisiko.

Abb. 8.4.8: Schwindgasse bei einem grossen Gebäude.

Abb. 8.4.6: Anordnung einer Gleitschicht unter einer Bodenplatte zur Verringerung der Reibung.

Abb. 8.4.7: Rissbildung im Anschlussbereich Stütze – Bodenplatte infolge Kerbspannungen (oben), Zusatzbewehrung zur Vermeidung der Rissbildung (unten).

Abb. 8.4.9: Wahl der Beto nier­etappen bei einer Stützmauer (Längsansicht).

a) Ungünstige Lösung: erhöhtes Rissrisiko.

b) Günstige Lösung: geringes Rissrisiko.

Rissrisiko Einfluss unterschiedlicher Massnahmen

Rissursache Zeitpunkt des Auftretens Betonzusam­mensetzung

Nachbehandlung Bewehrung

Setzen des Frischbetons vor dem Erstarrungsbeginn sehr hoch kein kein

Früh­ oder Kapillarschwinden

vor und während des Erstarrungsbeginns mittel sehr hoch kein

abfliessende Hydratationswärme

nach dem Erreichen der Höchsttemperatur (3 bis 10 Tage nach dem Betonieren)

sehr hoch sehr hoch mittel

Trockenschwinden einige Wochen bis einige Jahre nach dem Betonieren hoch hoch sehr hoch

Setzen des Baugrunds während der Nutzung kein kein sehr hoch

AAR nach frühestens 10 bis 15 Jahren sehr hoch kein mittel

Sulfate während der Nutzung ( je nach Beton) sehr hoch mittel kein

2

1

42 3

1

a)

2

Schwindgasse

b)

<2h

1

4

3

42 6

3 51

BetonplatteGleitschichtUntergrund

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260 Holcim Betonpraxis 261

8. Betonschäden

8.5 Schäden durch Frost­ und Frost­Tausalzangriff

Holcim Betonpraxis

8.5.3 Entstehung und Vermeidung

FrostbeanspruchungWährend des Gefrierens von Wasser im porösen Zement­stein laufen mehrere Vorgänge ab, die den Frostwider­stand entscheidend beeinflussen: • Volumenzunahme des Wassers• Gefrierpunkterniedrigung des Wassers in kleinen Poren • Diffusionsvorgänge von Wasser im porösen Zement­

stein

Alle genannten Einflüsse hängen von der Art und Menge der Poren und insbesondere von der Porengrössenver­teilung ab. Die Schädigung von Beton durch Frostangriff ist durch komplexe Zerstörungsmechanismen gekenn­zeichnet.

Volumenzunahme des WassersBeim Phasenübergang von Wasser zu Eis kommt es auf Grund der Dichteanomalie des Wassers zu einer Volu­menzunahme von 9 %. Wenn im porösen Zementstein kein ausreichender Ausdehnungsraum in Form von lee­

ren, zugänglichen Poren zur Verfügung steht, entsteht ein innerer Druck. Wird dieser Druck grösser als die Zugfestig­keit des Betons, kommt es zu einer Sprengwirkung (Abb. 8.5.5).

8.5 Schäden durch Frost­ und Frost­Tausalzangriff

8.5.1 Einleitung

Schäden durch Frost­ und Frost­Tausalzangriff stören nicht nur das optische Erscheinungsbild, sondern redu­zieren die Dauerhaftigkeit des Überdeckungsbetons. Frost­ und Frost­Tausalzschäden können somit zu weite­ren Folgeschäden führen, wie z. B. Korrosion der Beweh­rung, erhöhtem Abrieb und Verschleiss der Oberfläche.

8.5.2 Erscheinungsformen

AllgemeinesFrost­ und Frost­Tausalzschäden entstehen in der Regeln in den ersten Winterperioden nach der Erstellung eines Betonbauteiles. Sie treten in Form von Oberflächenschä­den und inneren Gefügeschäden auf:

• Absanden und Abblättern der Betonoberfläche• lokale Abplatzungen über nicht frostbeständigen

Gesteinskörnern, Kantenabbrüche und Risse• flächige Abplatzungen• Risse im tieferliegenden Zementstein

Oberflächenschäden können visuell beurteilt werden. Innere Gefügeschädigungen können hingegen z. B. an Bohrkernen mittels mikroskopischer Analyse oder über E­Modul­Messungen festgestellt werden (Abfall des E­Moduls).

Absanden und Abblättern der BetonoberflächeDie Oberflächenabwitterung in Form von Absanden oder Abblättern dünner Schichten ist die am häufigsten beob­achtete Schadensform des Frostangriffs. In Verbindung

mit Streusalzen kann sich die Abwitterung signifikant erhöhen (Abb. 8.5.4).

Lokale Abplatzungen, KantenausbrücheEine lokale Abplatzung an der Oberfläche, ein sogenann­ter pop­out, kann in den meisten Fällen auf eine nicht frostbeständige Gesteinskörner zurückgeführt werden. Solche Gesteinskörner sind i. d. R. sehr porös und nehmen Wasser auf. Tonige Gesteinskörner können zudem auf­quellen. Die Zerstörung des Gesteinskorns bewirkt an der Oberfläche ein kraterförmiges Ablösen der darüberlie­genden Zementsteinschicht (Abb. 8.5.1). Anforderungen an Gesteinskörner sind in den Normen SN EN 12620 und SN 670115 definiert (siehe Kapitel 6.2).

Flächige Abplatzungen und RisseBei flächigen Abplatzungen und Rissen wird ein grosser Teil der oberflächennahen Gesteinskörnung herausge­löst. Flächige Abplatzungen treten bei ungenügender bis schlechter F­ und FT­Beständigkeit auf (Abb. 8.5.2).

In Abhängigkeit vom Sättigungsgrad entstehen beim Gefrieren im Zementstein Spannungen, die zu Mikroris­sen führen. Im weiteren Verlauf kann die Schädigung durch wiederholte Frost­Tau­Wechsel voranschreiten, da sich die Wassersättigung durch die schon entstandenen Schäden zunehmend erhöht und die Spannungen beim Gefrieren weiter ansteigen (siehe Abb. 8.5.3).

Visuelle Beurteilung der FrosttausalzbeständigkeitIn Abbildung 8.5.4 sind Beispiele für unterschiedliche Frosttausalzbeständigkeiten in drei Kategorien – hoch, mittel und ungenügend – von Betonoberflächen mit einem Alter von mehr als 10 Jahren dargestellt.

Abb. 8.5.1: Schäden infolge Abplatzungen über nicht frostbe­ständigen Gesteins­körnern.

Abb. 8.5.2: Flächige Abplatzungen an einem Betonrandstein. Abb. 8.5.3: Mikroskopische Aufnahme eines Betons mit inneren Gefügeschäden in Form von gesteinskornumrandenden Rissen.

Abb. 8.5.4: Beispiele für unter­schiedliche Frost­tausalzbeständig­keiten von Beton oberflächen mit einem Alter von mehr als 10 Jahren.

Hohe Frosttausalzbeständigkeit: • keine Veränderungen der Zementhaut• keine Abplatzungen• keine erkennbaren Risse

Mittlere Frosttausalzbeständigkeit: • Veränderung der Zementhaut durch

Absanden und geringfügiges Abblättern• keine Abplatzungen• keine erkennbaren Risse

Ungenügende Frosttausalzbeständigkeit: • Zementhaut vollflächig abgetragen • Abplatzungen und Kantenabbrüche • erkennbare Risse

Abb. 8.5.5: Volumenzunahme beim Gefrieren von Wasser.

Wasser Eis

Sprengwirkung

Volumenzunahme beim Gefrieren +9%

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262 Holcim Betonpraxis 263

8. Betonschäden

8.5 Schäden durch Frost­ und Frost­Tausalzangriff

Holcim Betonpraxis

Schichtweises GefrierenDurch Frosttausalzbeaufschlagung und weitere Be­witterung (Auswaschen und Durchfeuchten) können die Tausalze in tieferliegende Betonschichten transportiert werden. Häufig sind die Salzkonzentrationen an der Beton oberfläche geringer als in grösserer Tiefe. In einigen Fällen entsteht in einer Tiefe von 10–20 mm ein Bereich mit der höchsten Salzkonzentration. In diesem Bereich hat die Porenlösung dank dem erhöhten Salzgehalt eine tiefere Gefriertemperatur, auch Gefrierpunkt genannt, als in der oberflächennahen Schicht (0–10 mm).

Fällt die Betontemperatur unter Null Grad, gefriert zu­nächst die Porenlösung in der oberflächennahen Beton­schicht und später in den tiefer liegenden Schichten. Die Betonschicht mit der höchsten Tausalzkonzentration gefriert aber erst nach der darunterliegenden nicht salz­belasteten Betonschicht (20–30 mm).

So kann die Porenlösung der mittleren Betonschicht bei weiterem Frost nicht mehr in andere Bereiche auswei­chen und es baut sich ein Druck durch die Eisbildung auf. Als Folge wird die oberflächennahe Betonschicht abge­sprengt (Abb. 8.5.7).

TemperaturschockEin Temperaturschock entsteht, wenn Tausalze auf einer gefrorenen Betonfläche eingesetzt werden. Die Schmelz­wärme für das Eis wird der oberflächennahen Beton­schicht entzogen, wodurch es zu einem schnellen Tempe­ratursturz in dieser Schicht kommt und Eigenspannungen im Betongefüge aufgebaut werden. Die dabei auftre­tende schockartige Abkühlung der Betonoberfläche kann z. B. bis zu 14 Kelvin in 1 bis 2 Minuten betragen. Die dadurch verursachten Zugspannungen liegen dann im Bereich der Betonzugfestigkeit und darüber.

Schäden durch andere TaumittelBeim Einsatz von Acetaten und Formiaten (Enteisungs­mittel) kommt es zu einem sprunghaften Anstieg des pH­Wertes der Porenlösung. Der Zementstein wir ange­griffen und eine Alkali­Aggregat­Reaktion der Gesteins­körnung kann hervorgerufen werden.

Vorbeugende MassnahmenFrost­ und Frosttausalzschäden können mit Hilfe von betontechnologischen Massnahmen und gegebenenfalls zusätzlichen Massnahmen vermieden werden (siehe Kapitel 6.2).

Gefrierpunkterniedrigung des Wassers in kleinen Poren Wäre ein Beton vollständig wassergesättigt, müsste das Gefüge bereits beim ersten Gefrieren zerstört werden. Praktische Erfahrungen zeigen jedoch, dass bei Betonen mit ausreichender Betonqualität erst nach vielen Frost­Tau­Wechseln eine Schädigung einsetzt, auch wenn sie zuvor durch kapillares Saugen gesättigt wurden. Es wird beobachtet, dass Wasser im Beton weder schlagartig noch überall gleichzeitig gefriert. Der Porenfüllgrad mit Wasser und der Gefrierpunkt dieses Porenwassers sind vom Porendurchmesser abhängig. Mit abnehmendem Durchmesser steigt der Porenfüllgrad und sinkt der Gefrierpunkt des Porenwassers (Tab. 8.5.1). Dementspre­chend gefriert Wasser zuerst in den Kapillarporen und bildet Eis, während es gleichzeitig in den Gelporen noch flüssig ist.

PumpeffektDurch wiederholte Frost­Tau­Zyklen entsteht ein soge­nannter Pumpeffekt, der mit einer zunehmenden Sätti­gung des Betons verbunden ist. Das Wasser gefriert zuerst in den grösseren Poren. Da der Dampfdruck über dem Wasser grösser ist als über dem Eis, wandert das noch ungefrorene Wasser aus den Kapillarporen in die grösseren Poren und gefriert dort. Damit findet eine Entwässerung der Kapillarporen und eine Eisansamm­lung in den grösseren Poren statt.

Beim Auftauen schmilzt das Eis zuerst an der Betonober­fläche, während im Betoninneren das Porenwasser in den grossen Poren noch gefroren ist. Die erwärmte Beton­randzone dehnt sich aus und saugt das Schmelzwasser über die leeren Kapillarporen auf. Beim erneuten Gefrie­ren beginnt der Prozess von vorne.

Frost­TausalzbeanspruchungDringen Tausalze in den Beton ein, wird der Gefrierpunkt des Porenwassers so erniedrigt, dass es erst bei Tempera­turen deutlich unter 0 °C gefriert.

Tausalze wirken hygroskopisch, d. h. sie können aus der Luft Feuchtigkeit aufnehmen. Dadurch nimmt der Feuch­tigkeitsgehalt im salzbelasteten Beton zu. Der höhere Sättigungsgrad, gerade im oberflächennahen Bereich, erhöht die Frostempfindlichkeit des Betons.

Durch den Einsatz von Tausalzen werden die physikali­schen Schadensmechanismen der reinen Frostbeanspru­chung noch verstärkt durch:

• Schichtweises Gefrieren• Temperaturschock

Porenart Porendurchmesser Porenfüllgrad* Gefrierpunkt

Verdichtungsporen > 1 mm leer –

Künstlich eingeführte Mikroluftporen 30 μm bis 300 μm leer und nicht durch kapillares

Saugen füllbar –

Kapillarporen 30 nm bis 30 μmteilweise durch Kondensation gefüllt und durch kapillares Saugen fast vollständig befüllbar

0 bis −20 °C

Gelporen < 30 nm vollständig durch Kondensation gefüllt −20 °C bis −90 °C

* Zustand unter baupraktischen Bedingungen, d. h. relative Luftfeuchtigkeit von 50–98 %.

Tab. 8.5.1: Porenfüllgrad und Gefrierpunkt des Porenwassers in Abhängigkeit der Porenart.

Abb. 8.5.7: Schichtweises Gefrieren des Betons infolge Tausalz einwirkung.

Abb. 8.5.6: Räumerbahn einer Kläranlage mit hoher Frost­Tausalz­belastung.

Tief

e [m

m]

Tief

e [m

m]0°C−T

Temperatur (T)

TB < TG

TB < TG

TB > TG

Betontemperatur (TB)Gefriertemperatur (TG)

Betonoberfläche

gefrorene Schicht

gefrorene Schicht

gefriert später

+T

10

0

20

30

40

Tausalzkonzentration

Chloridtiefenprofil

10

0

20

30

40

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264 Holcim Betonpraxis 265

8. Betonschäden

8.6 Schäden durch chemisch lösenden Angriff

Holcim Betonpraxis

8.6 Schäden durch chemisch lösenden Angriff

8.6.1 Einleitung

Ein chemisch lösender Angriff kann durch die Einwirkung von Säuren, austauschfähigen Salzen, weichem Wasser oder starken Basen stattfinden (Tab. 8.6.1). Der chemisch lösende Angriff erfolgt fortschreitend von der Beton­oberfläche nach innen. Dabei werden Bestandteile des Zementsteins und ggf. der Gesteinskörnung durch die eindringenden Stoffe aufgelöst und anschliessend ausge­laugt (Abb. 8.6.1). In der Literatur wird für den chemisch lösenden Angriff häufig auch der Begriff Betonkorrosion verwendet.

Der Angriffsgrad wird durch die Art, Konzentration und Menge der chemisch aggressiven Flüssigkeit und die Lös­lichkeit, d.h. Auswaschbarkeit der sich bildenden Salze im Beton bestimmt. Der Schadensfortschritt hängt deshalb auch von der Porosität des Betons ab, welche das Eindrin­gen der aggressiven Flüssigkeiten und das Auswaschen des Zementsteins bestimmt. Daneben wird der Angriffs­grad auch von der Temperatur und der Fliessgeschwindig­keit der angreifenden Lösung beeinflusst.

8.6.2 Erscheinungsformen

Schäden durch einen chemisch lösenden Angriff sind in der Regel gekennzeichnet durch einen Abtrag (Erosion) der Betonoberfläche (Abb. 8.6.2 bis 8.6.3).

8. Betonschäden

Abb. 8.6.1: Chemisch lösender Angriff auf den Beton.

Abb. 8.6.2: Erosion der Betonoberfläche an Wand und Boden in einer Kläranlage.

Abb. 8.6.3: Oberflächenangriff in einem Klärbecken. (Quelle: Betonsuisse Marketing AG, Bern).

Tab. 8.6.1: Übersicht der chemisch lösenden Angriffsarten.

Angriffsart Betonschädigender Stoff Vorkommen Wirkung

Schwache organische oder mineralische Säuren

Organische Säuren:Gerbsäure, Essigsäure, Milchsäure, Fettsäure, Ameisensäure, HuminsäurePhenole

Industrie, Lebensmittelindustrie, Landwirtschaft, Haushalt, Böden, Moorwässer

Lösen der calciumhaltigen Bestandteile des ZementsteinsEthanol

Mittel­ und Schweröle aus Destillation von Teer Biotreibstoff

Mineralsäuren:Kohlensäure, schweflige Säure

Industrie, Grundwasser, saurer Regen, Kanalisationsrohre

Starke Mineralsäuren Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure

Industrie, Landwirtschaft (Silage­Silos)

Lösen aller Bestandteile des Zementsteins und der carbonathaltigen Gesteinskörnung

Biogene Säuren

Aminosäuren Pilze, Flechten, AlgenVerseifen des Calciumhydroxids des Zementsteins

Stoffwechselprodukte (starke Säuren)

Bakterien im Abwasser, Kanalisationen und Abwasserreinigungsanlagen

Lösen aller Bestandteile des Zementsteins und der carbonathaltigen Gesteinskörnung

Austauschfähige Salze Lösungen von Magnesium­ und Ammoniumsalzen

Mineralisiertes Grund wasser, Industrie, Landwirt schaft, Abwasser ­reinigungs anlagen

Bildung von leicht löslichen Calciumsalzen mit Calcium­hydroxid

Weiches Wasser Wasser < 7° fH (französische Härte)

Regenwasser, Oberflächenwasser, Schmelzwasser

Lösen und Auswaschen der calciumhaltigen Phasen im Zementstein

Starke Basen

Konzentrierte Lösungen starker Basen (Natron­ und Kalilauge)

Chemische IndustrieLösen der Aluminat­verbindungen im Zementstein und der kieselsäurehaltigen GesteinskörnerAcetate, Formiate Enteiser für Flugzeuge

8.6.3 Entstehung und Vermeidung

SäurenBeim Angriff durch Säuren werden die Hydratphasen des Zementsteins unter Bildung von löslichen Ca­, Al­ und Fe­Salzen sowie Kieselsäure aufgelöst. Für den Angriffsgrad ist ausser der Konzentration der Säure in erster Linie der pH­Wert massgebend. Beim chemisch lösenden An­griff wird hauptsächlich der Zementstein geschädigt. Bei starkem Säureangriff sind aber auch die säurelöslichen Gesteinskörner betroffen.

Beim Kontakt mit Säure werden die Hydratphasen aus dem Zementstein des Betons gelöst und es bildet sich eine Auslaugzone, aus der die Lösungsprodukte (Ca­, Al­

und Fe­Salze) ausgewaschen werden. Als unlöslicher Rückstand bleibt ein amorphes SiO2­Gel zurück. Diese unlöslichen Rückstände bilden eine Schutzhülle an der Be­tonoberfläche, weil die aggressive Flüssigkeit nicht mehr direkt in Kontakt mit dem noch intakten Beton kommt, sondern durch die Gelschicht diffundieren muss. Hinter der Gelschicht liegt der Auslaugbereich, der durch eine Verarmung an Calciumhydroxidionen gekennzeichnet ist, d. h. einen niedrigeren pH­Wert der Porenlösung als im noch intakten Beton aufweist. Die eigentliche Reaktions­front liegt in der Auslaugzone zwischen der Gelschicht und dem noch intakten Beton. Mit der Zeit verlangsamt sich die Reaktion, da die Gelschicht dicker wird. Wird diese hingegen zerstört oder durch Reinigen entfernt, dringt die Reaktionsfront tiefer in den Beton ein.

0 mm 0.5 mm 1 mm 2 mm 4 mm EG 0 EG 1 EG 2 EG 3 EG 4 EG 0–1 EG 1–2 EG 2–3 EG 3–4

30 mm

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266 Holcim Betonpraxis 267

8. Betonschäden

8.6 Schäden durch chemisch lösenden Angriff

Holcim Betonpraxis

Kalklösende KohlensäureKohlensäure ist eine schwache Säure und tritt vor allem in Gebirgswässern und in Grundwässern auf. Die Aggres­sivität von kohlensäurehaltigen Wässern hängt nicht nur vom pH­Wert, sondern vor allem von ihrer Zusam­men setzung ab. Im Wasser stellt sich ein Gleichgewicht zwischen dem gelösten Calciumhydrogencarbonat und der freien, zugehörigen Kohlensäure ein. Der Anteil an freier Kohlensäure, der nicht für das Gleichgewicht mit dem vorhandenen Calciumhydrogencarbonat benötigt wird, ist imstande, neuen Kalk zu lösen und wird daher kalk lösende Kohlensäure genannt.

Das Kalk­Kohlensäure­Gleichgewicht wird vom Gehalt an freier Kohlensäure im Wasser, der Wassertemperatur, der Härte und der Wasserstoff­ und Fremdionenkonzent­ration beeinflusst. Hartes Wasser benötigt einen höheren Gehalt an freier Kohlensäure, damit ein Teil davon kalk­lösend wirken kann. Deshalb ist das Risiko eines Kohlen­säureangriffes bei weichen Wässern in der Regel grösser als bei harten Wässern.

Biogene SäurenMikroorganismen benötigen zum Leben organische und anorganische Verbindungen unterschiedlicher Zusam­mensetzungen und je nach Art bestimmte pH­Wert­ Bedingungen. Die zum Leben notwendige Energie wird aus Sonnenlicht, organischem Material oder oxidierbaren bzw. reduzierbaren anorganischen Verbindungen gewon­nen. Die meisten Mikroorganismen scheiden beim Stoff­wechsel organische oder anorganische Säuren aus, wel­che den Zementstein angreifen können.

Bei der biologischen Abwasserreinigung in kommunalen Kläranlagen bildet sich auf den Betonwänden der Bele­bungsbecken eine gelatinöse Bakterienschicht (Biofilm) aus. Je nach Sauerstoffgehalt der Luft, Abwasserzusam­mensetzung und Denitrifikationsprozesse können durch Nitrifikation in diesem Biofilm sehr tiefe pH­Werte ent­stehen, die einen Säureangriff der Betonoberfläche verur­sachen.

Biogene SchwefelsäureSchwefelwasserstoff (H2S) kann sich z. B. über Ab wässern in Kanalisationen oder im Gasraum von Biogasanlagen durch bakterielle Zersetzung von Eiweiss in Abwesenheit von Sauerstoff bilden. Wird er nicht durch Entlüftung ab geführt, schlägt er sich auf kalten Oberflächen nieder und kann unter Mitwirkung von Mikroorganismen Schwe­fels äure bilden, die den Beton stark angreift.

Austauschfähige SalzeWässrige Lösungen von Magnesium­ und Ammonium­salzen (mit Ausnahme von Magnesium­ und Ammonium­hydrogencarbonaten, ­oxalaten und ­fluoriden) wirken lösend auf den Beton. Dabei wird das Calcium des Calciumhydroxids im Zementstein mit Magnesium, bzw. Ammonium ausgetauscht, so dass sich ein leichtlösliches Calciumsalz bildet, welches ausgewaschen werden kann.

Magnesiumchlorid MgCl2 + Ca(OH)2 → CaCl2 + Mg(OH)2

Magnesiumchlorid + Calciumhydroxid → Calciumchlorid + Magnesiumhydroxid

Gl. 8.6.1

Magnesiumhydroxid ist eine weiche, gallertartige Masse, die eine Schutzhülle gegen einen weiteren Angriff dar­stellt, sofern sie nicht durch strömendes Waser abgetra­gen wird.

H2S

Bakterien

Abb. 8.6.4: Aufbau einer Schutzhülle aus amorphen, unlös­lichen Rückständen an der Betonober­fläche.

Abb. 8.6.5: Biogene Schwefelsäurekorrosion in einem Betonkanalisa­tionsrohr.

Ammoniumchlorid 2 NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2 NH3 + 2 H2O

Ammoniumchlorid + Calciumhydroxid → Calciumchlorid +Ammoniak + Wasser

Gl. 8.6.2

Die Ammoniumsalze zersetzen sich im alkalischen Milieu zu Ammoniak und entweichen, so dass keine Schutzhülle aufgebaut wird und der Angriff unverändert weitergehen kann.

Weiches WasserSchmelzwasser, Regen, Oberflächenwasser und selten Quellwasser enthalten nur wenig gelöste Calcium­ und Magnesiumsalze. Diese nicht oder nur schwach minerali­sierten, sogenannten weichen Wässer, mit einem Härte­grad < 7° französische Härte (fH) können Calciumhydroxid und Alkalien aus dem Zementstein lösen. Weitere im Wasser vorhandene Ionen können die Lösungsgeschwin­digkeit des Calciumhydroxids beeinflussen. Die alkali­schen Bestandteile des Zementsteins sind nur bei einem pH­Wert von > 12.5 beständig und können schon im pH­Wert Bereich 7–12 zersetzt werden. Calciumhydroxid, das im Beton als Hydratationsprodukt des Zementsteins sowohl in fester als auch in gelöster Form vorkommt, wird von weichem Wasser gelöst und ausgewaschen. Gleichzeitig schreitet die Hydratation des Zementes wei­ter fort, so dass erneut Calciumhydroxid gebildet wird. Sobald der Zement vollständig hydratisiert ist und kein Calciumhydroxid mehr gebildet werden kann, sinkt der pH­Wert unter 12.5, so dass die Hydratphasen des Ze­mentsteins instabil werden und zerfallen. Bei andauern­der Einwirkung wird der Zementstein ausgelaugt.

Starke BasenDer Zementstein wird von basischen Flüssigkeiten gerin­ger Konzentration nicht angegriffen. Konzentrierte Lösun­gen starker Basen, wie z. B. Natronlauge (> 10 %) oder Kali­lauge (> 20 %), lösen dagegen die Aluminatverbindungen des Zementsteins. Konzentrierte Lösungen starker Basen können auch kieselsäurehaltige Gesteinskörnungen an­lösen.

Vorbeugende MassnahmenSchäden infolge chemischen Angriffs können mit Hilfe von betontechnologischen Massnahmen und ggf. zusätz­lichen Massnahmen vermieden werden (siehe Kapitel 6.3).

Abb. 8.6.6: Geologische Härtekarte der Schweiz. Skala: weiss 0–15° fH, gelb: 15–25° fH, rot: > 25° fH.(Quelle: www.trinkwasser.ch).

Abb. 8.6.7: Trinkwasserreservoir (Innenansicht).

1 mm

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268 Holcim Betonpraxis 269

8. Betonschäden

8.7 Schäden durch Sulfatangriff

Holcim Betonpraxis

8.7 Schäden durch Sulfatangriff

8.7.1 Einleitung

Der Sulfatangriff auf den Beton ist ein komplexer Vor­gang, der sowohl chemische als auch physikalische Pro­zesse miteinander verbindet und der sowohl treibend als auch lösend wirken kann. Der treibende Angriff führt zu einer Volumenzunahme des Betons (Abb. 8.7.1).

Je nach Sulfatquelle wird zwischen externem und inter­nem Sulfatangriff unterschieden (Tab. 8.7.1).

Abb. 8.7.1: Auswirkungen von chemisch treiben­dem Angriff auf den Beton.

Tab. 8.7.1: Überblick der ver­schiedenen Formen von Sulfatangriff.

Angriffsart Betonschädigender Stoff Vorkommen Wirkung

treibender externer Sulfatangriff

Sulfatlösungen Grundwasser, Böden

Reaktion gelöster Sulfationen mit C3A­Phase des Zement steines unter Volumen zu nahme zu Ettringit und anderen Sulfat­phasen

lösender externer Sulfatangriff Sulfatlösungen Grundwasser, Böden

Reaktion gelöster Sulfat ionen mit den CSH­Phasen zu Thaumasit und anderen Sulfatphasen verbunden mit einem lösenden Angriff

treibender interner Sulfatangriff

Sulfate, Sulfide (Gips, Anhydrit, Pyrit, Pyrrhotin)

Gesteinskörnung, Verunreinigungen in Gesteins­körnung oder Zugabewasser

Reaktion gelöster Sulfationen mit C3A­Phase des Zement steines unter Volumenzu nahme zu Ettringit

Sulfatphasen im Zementstein

Beton, der hohen Temperaturen während der Erhärtung aus­gesetzt ist (hohe Hydra tations­wärme, Warmbe handlung)

Umwandlung von Monosulfat und ­carbonat im erhärteten Zementstein unter Volumen­zunahme zu Ettringit

8.7.2 Erscheinungsformen

Sulfatangriffe können durch folgende Schadensbilder charakterisiert sein:

• Sulfatkristallisation und Absanden der Oberfläche• Rissbildung und Abplatzungen an der Oberfläche• Risse im Innern des Betongefüges• Zerstörung des Betongefüges

Sulfatkristallisation und Absanden der OberflächeDie von aussen in den Beton eindringenden Sulfatlösun­gen reagieren mit dem Zementstein. Die Sprengwirkung der dabei entstehenden Sulfatkristalle führt zum Absan­den und Abblättern der Betonoberfläche, auf der weiss­liche bis gelbbraune Ausblühungen und Verfärbungen auftreten (Abb. 8.7.2).

Rissbildung und Abplatzungen an der BetonoberflächeEin fortschreitender Sulfatschaden zeigt sich durch eine zunehmende Rissbildung an der Betonoberfläche. Die Reaktionsfront kann mit der Zeit bis tief ins Innere des Betons führen. Das typische Rissbild besteht aus Netz­ und Schalenrissen, die zu Abplatzungen führen (Abb. 8.7.3).

Risse im Innern des BetongefügesDie Ettringitbildung ist mit einer Volumenzunahme des Zementsteins verbunden, so dass sich dieser von der Ge­steinskörnung ablöst. Das Betongefüge zeigt ein charak­teristisches, enges Rissnetz, das zur kompletten Zerstö­rung des Betons führt (Abb. 8.7.4).

Zerstörung des BetongefügesDie Bildung von Thaumasit vor allem bei tieferen Tempe­raturen verursacht eine vollständige Umwandlung des Zementsteins in eine weiche, „breiartige“ Masse mit sehr geringer Festigkeit (Abb. 8.7.5).

Abb. 8.7.2: Verfärbungen und Absanden der Beton oberfläche.

Abb. 8.7.3: Risse und Abplat­zungen der Beton­oberfläche.

Abb. 8.7.4: Risse in der Kontakt zone Gesteinskorn – Zementstein.

Abb. 8.7.5: Zerstörung des Betongefüges an einem ausgegrabe­nen Bohrpfahl.

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270 Holcim Betonpraxis 271

8. Betonschäden

8.7 Schäden durch Sulfatangriff

Holcim Betonpraxis

Interner SulfatangriffEin interner Sulfatangriff entsteht, wenn das Sulfat in den Ausgangsstoffen des Betons vorhanden ist. Die wich­tigsten sulfathaltigen Ausgangsstoffe sind Schwefelver­bindungen in der Gesteinskörnung (Anhydrit, Gipsstein, Pyrit), gipshaltiges Mischgranulat oder stark sulfathalti­ges Zugabewasser. Die Schadensreaktionen laufen wie beim externen Sulfatangriff ab.

Verzögerte EttringitbildungDie verzögerte Ettringitbildung kann vor allem bei Beto­nen in Fertigteilwerken auftreten, die einer Warmbe­handlung mit einer Temperatur zwischen 60–80 °C un­terzogen wurden oder bei massigen Bauteilen mit einer Bauteildicke ≥ 80 cm. Bei hohen Temperaturen (> 60 °C) entsteht im erhärtenden Beton vorwiegend Monosulfat und ­carbonat (Monophasen) anstelle von Ettringit. Bei einer späteren Durchfeuchtung des Bauteils können die Monophasen zusammen mit verfügbarem Sulfat aus dem Zementstein den sogenannten verzögerten Ettringit bilden. Charakteristisch für die verzögerte Ettringit­bildung sind Risse in der Kontaktzone Gesteinskorn – Zementstein. Die Rissbreite nimmt mit zunehmendem Durchmesser der Gesteinskörnung zu (Abb. 8.7.7 und 8.7.8).

Vorbeugende MassnahmenSulfatschäden können mit Hilfe von betontechnologi­schen Massnahmen und ggf. zusätzlichen Massnahmen vermieden werden (siehe Kapitel 6.3). Für die Vermeidung der verzögerten Ettringitbildung ist auf eine Beschrän­kung der Wärmeentwicklung im Beton zu achten.

8.7.3 Entstehung und Vermeidung

Externer SulfatangriffBeim externen Sulfatangriff kann das Sulfat aus verschie­denen Quellen, wie z. B. Grundwasser und Böden stam­men. Die daraus entstehenden Sulfatschäden sind in ihren Abläufen sehr unterschiedlich und können in drei Reaktionen unterteilt werden:

• Sekundäre Ettringitbildung• Gipsbildung• Thaumasitbildung

Sekundäre EttringitbildungIm Gegensatz zur primären, schadlosen Ettringit ­ bildung, welche während der Erhärtung im Frischbeton stattfindet, führt bei der sekundären Ettringitbildung die Reaktion der aluminatischen Bestandteile des ausge­härteten Zementsteins, wie z. B. C3A, C4AF oder Mono­sulfat und ­carbonat, mit der eindringenden Sulfatlösung zu Schäden im Festbeton. Der sich bildende Ettringit kann bis zum 8­fachen des Volumens seiner Ausgangsstoffe expandieren. Deshalb führt diese Reaktion zunächst zu einer Gefüge ver dichtung des Betons und einem Anstieg der Druck festigkeiten. Später aber führt der steigende Kristallisationsdruck zu Rissen im Beton. Wichtige Fakto­ren für die sekundäre Ettringitbildung bei externem Sul­fatangriff sind:

• Unterschiedlicher Angriffsgrad der Sulfationen, in ab­steigender Folge: MgSO4, Na2SO4, K2SO4, CaSO4

• Sulfatbeständigkeit nimmt ab mit zunehmendem C3A­Gehalt des Portlandzementklinkers

• Hohe Kapillarporosität des Betons fördert das Eindrin­gen von Sulfatlösungen und schwächt dessen Sulfat­widerstand

GipsbildungEine weitere expansive Sulfatreaktion, das Gipstreiben, kann im Beton vor allem bei sehr hohen Sulfatkonzen­trationen stattfinden. Bei dieser Art des Sulfattreibens reagiert das Calciumhydroxids im Zementstein mit den Sulfationen der eindringenden Lösung unter Bildung von Gips, was mit einer Volumenzunahme verbunden ist. Das Auftreten von Gipstreiben wird durch folgende Fak­toren gefördert:

• hoch konzentrierte Sulfatlösung • ständige Zufuhr einer wässrigen Sulfatlösung mit

geringerer Konzentration• Zemente mit hohem Klinkergehalt

Dringen Magnesiumsulfatlösungen in den Beton ein, bildet sich neben Gips und sekundärem Ettringit auch Brucit (Mg(OH)2). Durch die Bildung des Brucits wird die treibende Wirkung des Sulfatangriffes verstärkt. Zudem ist sie von einem pH­Wertabfall begleitet, so dass die Calciumsilikathydratphasen (CSH­Phasen) im Zement­stein instabil werden. Neben dem Treibeffekt kann des­halb zusätzlich ein chemisch lösender Angriff beobachtet werden.

ThaumasitbildungThaumasit ist ein Calciumsilikatsulfatcarbonathydrat (CaSiO3 • CaSO4 • CaCO3 • 15 H2O) und bildet sich durch die Reaktion der Sulfatlösung mit den CSH­Phasen des Zementsteins in Anwesenheit von Calciumcarbonat (Ge­steinskörnung, Kalksteinmehl, karbonatisierter Zement­stein) und Calciumsilicat (Zementstein). Im Gegensatz zur Ettringit­ oder Gipsbildung ist diese Umwandlung nur mit einem schwachen Treibeffekt verbunden und führt zu einem weichen, „breiartigen“ Betongefüge. Wichtige Faktoren, welche die Thaumasitbildung fördern, sind:

• Temperaturen meistens unter 15 °C, bevorzugt Temperaturen um ca. 5–8 °C

• ständige Zufuhr einer wässrigen Sulfatlösung auch mit geringer Konzentration

• Anwesenheit von Calciumcarbonaten• Anwesenheit von Calciumsilikaten

Zementstein

Gesteinskorn

Abb. 8.7.7: Typische Rissbildung bei verzögerter Ettringitbildung.

Abb. 8.7.8: Gerissene Betonplatte infolge verzögerter Ettringit­bildung.

Abb. 8.7.6: Elektronenmikroskopische Aufnahme einer Betonprobe mit Thaumasitschaden. Der Zementstein zersetzt sich und wird porös (dunkle „Löcher“) unter Ausbildung von Thaumasit (als helle stengeli­ge Kristalle erkennbar). Die Zerstörung des Zementsteines führt zum Festigkeitsverlust.

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272 Holcim Betonpraxis 273

8. Betonschäden

8.8 Schäden durch Alkali-Aggregat-Reaktion

Holcim Betonpraxis

8.8.1 Einleitung

Unter Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR) wird die Reaktion der Gesteinskörner mit den Alkalien der Porenlösung des Betons verstanden. Voraussetzungen für die Reaktion ist das Zusammentreffen von einer alkaliempfindlichen Ge-steinskörnung, einem ausreichenden Alkaligehalt und einer ausreichenden Feuchtigkeit des Betons (Abb. 8.8.1).

Alkalireaktive GesteinskörnungenDie häufigsten Schweizer Gesteine, welche sich als reak-tiv erwiesen haben, sind kieselige Kalke, sandige Kalke, Sandsteine, Grauwacken, Gneise, Mylonite, Quarzite, Schiefer. Diese Gesteinsarten kommen beinahe in allen Schweizer Gesteinskörnungen in variablen Anteilen vor.

AlkalienDie Alkalien (Kalium und Natrium) in der Porenlösung des Betons stammen vorwiegend aus dem Zement und den Zusatzstoffen. Der Einfachheit halber wird der Alkalige-halt mit dem sogenannten Na2O-Äquivalent (Na2O-eq = 1 M.-% Na2O + 0.658 M.-% K2O) angegeben. Die Alkalien, welche an der Reaktion teilnehmen, werden „aktive Alka-lien“ genannt.

In Betonen mit verwitterten kristallinen Gesteinskörnun-gen können Alkalien auch z. B. von den Feldspäten und Glimmern stammen. Alkalien können ebenfalls von aus-sen über Streusalz, Grundwasser oder Bergwasser in den Beton eingetragen werden. Der Eintrag hängt von den Umgebungsbedingungen, aber auch von der Dichtigkeit des Betons ab.

FeuchtigkeitDie Entstehung der AAR hängt hauptsächlich von den Feuchtigkeitsverhältnissen im Bauwerk ab. Sie schreitet fort, solange ein minimaler Feuchtigkeitsgehalt und aus-reichend Alkalien vorhanden sind. Dieser minimal not-wendige Feuchtigkeitsgehalt ist abhängig vom Alkalige-halt der Porenlösung und liegt bei einer Betonfeuchte von etwa 70–80 % relativer Luftfeuchtigkeit. Bei dicken und massigen Bauteilen (> 50–60 cm Dicke), die nie vollstän-dig austrocknen, ist die Eigenfeuchtig keit ausreichend hoch genug für die Entwicklung einer AAR.

Die Durchfeuchtung des Betons durch Trennrisse infolge behinderten Schwindens und Frost- oder Korrosions-schäden verstärkt und damit die Alkali-Aggregat-Reaktion im Beton gefördert werden.

8.8.2 Erscheinungsformen

Oberflächiges SchadensbildIn vielen Fällen zeigen sich am Bauwerk typische netzar-tige Rissbilder, begleitet von auffälligen weissen oder dunklen Ausblühungen (Abb. 8.8.2). Die Betonoberfläche ist meistens rötlich verfärbt und die Risse weisen oft bräunlich-gelbe bis dunkelgraue Ränder auf. An Bruchflä-chen können in den reaktiven Gesteinskörnern dunkle Re-aktionsränder beobachtet werden (Abb. 8.8.3).

8.8 Schäden durch Alkali-Aggregat-Reaktion

8. Betonschäden

Abb.8.8.1: Voraussetzungen für die Alkali- Aggregat-Reaktion.

Abb. 8.8.2: Typische Netzrisse bei AAR: Rötliche Verfärbungen der Betonoberfläche, dunkle Ausblühungen (links), weisse Kalk-Ausblü-hungen, bräunlich-gelbe Ränder (rechts).

Abb. 8.8.4 Ausbildung eines Schalenrisses, sichtbar an einer bewehrten Stütz-mauer.

Abb. 8.8.5: Betonzerstörung infolge AAR: eng-maschiges Rissnetz mit klaffenden Ris-sen und Versätzen.

Abb. 8.8.3: Dunkle Ränder von alkalireaktiven Gesteinskörnern auf einer Bohrkernbruchfläche.

Alkali-reaktiveGesteins-körnung

Beton-feuchtigkeit

AAR

Alkalien, Alkalihydroxide (aus Porenlösung oder externer Quelle)

RissentwicklungMit fortschreitender Schadensentwicklung können sich in unterschiedlicher Tiefe, oft auf der Bewehrungsebene, oberflächenparallele Schalenrisse bilden (Abb. 8.8.4). Zwi-schen dem Auftreten von Schalenrissen im Querschnitt eines Bauteils und den an der Betonoberfläche sichtbaren Rissen (Breite, Tiefe) besteht kein Zusammenhang, so dass anhand des an der Oberfläche sichtbaren Rissbildes keine Rückschlüsse auf den Zustand des Betons im Kern oder auf der Rückseite eines Bauteils möglich sind.

Die AAR kann zu einer zunehmenden Zerstörung des Betons führen, in dem sich ein engmaschiges Rissnetz mit klaffenden Rissen und Versätzen ausbildet (Abb. 8.8.5).

Die AAR führt zu heterogen verteilten Schäden innerhalb der betroffenen Bauteile. Neben Festigkeitsverlusten können auch Nachfolgeschäden wie erhöhtes Korrosions-risiko der Bewehrung und Frosttausalzschäden auftreten (Abb. 8.8.6). Die Gebrauchstauglichkeit eines Bauwerkes kann rasch beeinträchtigt werden, wenn die Verformun-gen den Betrieb stören.

8.8.6: Frostschaden als Folgeschaden in einem AAR-geschä-digtem Beton.

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274 Holcim Betonpraxis 275

8. Betonschäden

8.8 Schäden durch Alkali-Aggregat-Reaktion

Holcim Betonpraxis

8.8.3 Entstehung und Vermeidung

Die Geschwindigkeit, mit der sich ein AAR-Schaden ent-wickelt, ist variabel und hängt von den Einflussgrössen wie Betonqualität, Gesteinskörnung, Exposition des Bau-teils (v. a. Durchfeuchtung, Temperaturzyklen), Beweh-rung usw. ab.

Je höher der Alkaligehalt der Porenlösung des Betons ist, desto höher ist auch der Gehalt an Hydroxid-Ionen (pH-Wert). Durch diese Hydroxid-Ionen wird die Kiesel-säure der Gesteinskörnung angegriffen und es bildet sich ein Alkali-Calcium-Silikat-Hydrat, das allgemein als „Gel“ bezeichnet wird (Abb. 8.8.7).

Die Löslichkeit der Kieselsäure hängt von ihrer Kristall-struktur ab: amorphe Kieselsäure (z. B. Opal, Silex, in kieseligen Kalken und kieseligen Sandsteinen) ist lösli-cher als kristallisierte Kieselsäure (Quarz) mit einem mehr oder weniger fehlerfreien Kristallgitter (z. B. in Sandstei-nen, Gneisen). Es gibt deshalb verschiedene Arten von alkali-reaktiven Gesteinskörnern, die sich im Schaden-sausmass und der Entwicklungsgeschwindigkeit der Reaktion unterscheiden. Die Schweizer Gesteinskörnun-gen gehören in der Regel zu den langsam reagierenden Gesteinskörnungen.

Das Gel kann relativ grosse Mengen an Wasser aufneh-men. Übersteigt der so entstehende Expansionsdruck die Zugfestigkeit des Gesteinskorns, entstehen im Beton Risse, die sich an der Oberfläche durch charakteristische, meist netzartige Rissbilder zeigen. Risse infolge AAR quer durch Gesteinskörner und Zementstein schwächen das Betongefüge massiv und führen zu starken Festigkeits-verlusten (Abb. 8.8.8).

Vorbeugende MassnahmenAAR-Schäden können mit Hilfe von betontechnologischen Massnahmen und ggf. zusätzlichen Massnahmen ver-mieden werden (siehe Kapitel 6.4).

Abb. 8.8.8: Risse infolge AAR quer durch Ge-steinskörner und Zementstein. (Auf-nahme: UV-Licht).

Abb. 8.8.7: Silikatgelablage-rungen in Rissen und einer Luftpore des geschädigten Betons. (Aufnahme: UV-Licht).

Zementstein

Riss

Gesteinskorn

Gesteinskorn

Zementstein

Riss

Luftpore

Gesteinskorn

8.9.1 Einleitung

Die Korrosion der Bewehrung in Stahlbeton und aller korrodierbaren, metallischen Einbauteile tritt nur unter bestimmten Randbedingungen auf. Sie kann durch die geeignete Dicke und Qualität des Überdeckungsbetons während der geplanten Nutzungsdauer verhindert werden. Es können aber auch Bewehrungsstähle mit er-höhtem Korrosionswiderstand eingesetzt werden, wenn besonders hohe Anforderungen erfüllt werden müssen (siehe Kapitel 3.10).

8.9.2 Erscheinungsformen

BetonoberflächeJe nach Ausmass wird die Bewehrungskorrosion in Form von Rostfahnen auf der Betonoberfläche oder durch Ab-platzungen des Überdeckungsbetons sichtbar (Abb. 8.9.1). Rostfahnen auf der Bauteiloberfläche sind das erste sichtbare Zeichen. Durch die Bildung von Rost (Eisenhyd-roxid) vergrössert sich das Volumen des Stahls um das 2.3-fache. Der dabei entstehende Druck führt zur Bildung von Rissen im Überdeckungsbeton und in fortgeschritte-nem Stadium zu Abplatzungen über den korrodierenden Bewehrungsstäben.

BewehrungDie Bewehrung erleidet durch die Korrosion einen Quer-schnittsverlust. Dieser hat einen direkten Einfluss auf die Tragsicherheit des Bauteils. Es wird zwischen einem flä-chigen Abtrag durch Korrosion infolge Karbonatisierung und punktuellem Lochfrass durch chloridinduzierte Kor-rosion unterschieden. Die Querschnittsschwächung durch Lochfrass ist in der Regel wesentlich stärker ausge-prägt und damit kritischer (Abb. 8.9.2). Während die flächige Bewehrungskorrosion durch Abplatzungen des Überdeckungsbetons sichtbar wird, findet Lochfrasskor-rosion häufig unbemerkt und ohne an der Oberfläche sichtbare Zeichen statt.

8.9 Schäden durch Korrosion der Bewehrung

Abb. 8.9.1: An der Betonoberfläche sichtbare Korrosionsschäden eines Stahlbetonbauteils: Rostfahne (links), Betonabplatzung über der korrodierenden Bewehrung (rechts).

Abb. 8.9.2: Korrosionsschäden der Bewehrung: gleichmässiger Korro-sionsabtrag des Bewehrungsstahls durch Karbonatisierung (oben), lokaler Korrosionsabtrag (Lochfrass) durch Chloride, nur sichtbar nach dem Freilegen der Bewehrung (unten).

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276 Holcim Betonpraxis 277

8. Betonschäden

8.9 Schäden durch Korrosion der Bewehrung

Holcim Betonpraxis

8.9.3 Entstehung und Vermeidung

Bewehrungsstahl ist im alkalischen, unkarbonatisierten und chloridfreien Beton dauerhaft vor Korrosion ge-schützt. Dieser Schutz ist in erster Linie auf die hohe Alka-lität der Porenlösung des Zementsteins zurückzuführen, deren pH-Wert je nach Art und Menge des verwendeten Zementes und ggf. verwendeter Zusatzstoffe (z. B. Flug-asche, Silikastaub) zwischen 12.5 und 13.5 liegt. Auf der Stahloberfläche bildet sich bei hohen pH-Werten und in Anwesenheit von Sauerstoff eine wenige Nanometer dicke, beständige Eisenoxidschicht (Passivschicht, Passi-vierung des Stahls), welche die Korrosion des Stahls ver-hindert. Der Korrosionsschutz beruht im Wesentlichen nicht auf der Dicke, sondern auf der Dichte, Porenfreiheit und Haftung der Passivschicht. Die schützende Passiv-schicht auf der Stahloberfläche kann durch zwei Vor-gänge zerstört werden, welche massgebend von der Dicke und der Qualität des Überdeckungsbetons sowie von den Umgebungsbedingungen beeinflusst werden: • Als Folge der Karbonatisierung sinkt die Alkalität der

Porenlösung des Zementsteins auf einen pH-Wert < 10 und verursacht eine flächige Depassivierung der Stahloberfläche

• Es tritt ein kritischer Chloridgehalt in der Porenlösung des Betons auf, infolge des Eindringens von Tausalzen, Meerwasser etc.. Die Chloride durchdringen die Passiv-schicht an einzelnen Stellen und führen zu einer loka-len Depassivierung der Stahloberfläche

Die Bewehrungskorrosion setzt ein, wenn drei Bedingun-gen erfüllt sind:

• Zerstörung der Passivschicht des Bewehrungsstahls (Depassivierung)

• Verfügbarkeit von Feuchtigkeit (elektrische Leitfähig-keit des Betons)

• Verfügbarkeit von Sauerstoff

Bei ständig wassergesättigten oder ständig trockenen Bauteilen ist das Risiko der Bewehrungskorrosion gering, da entweder kein Sauerstoff oder keine Feuchtigkeit vor-handen sind. Regelmässige Feuchtigkeitswechsel dage-gen erhöhen das Korrosionsrisiko. Das Vordringen von Kohlendioxid (CO2), Chloriden (Cl−), Wasser (H2O) und Sauerstoff (O2) bis zur Bewehrung wird durch Risse ab einer Rissbreite von ca. 0.3–0.5 mm begünstigt. Risse sind jedoch nicht zwingend Voraussetzung für das Auftreten von Bewehrungskorrosion.

Die Korrosionsvorgänge von metallischen Werkstoffen sind elektrochemische Prozesse, die aus einer anodischen Teilreaktion (Oxidationsprozess) und einer kathodischen Teilreaktion (Reduktionsprozess) zusammengesetzt sind. Diese beiden Reaktionen laufen gleichzeitig und mit glei-cher Geschwindigkeit (Stromdichte) auf der Stahlober-fläche ab. Bei der Bewehrungskorrosion entstehen aktiv korrodierte Bereiche neben passiven Zonen und bilden

zusammen ein sogenanntes Korrosionselement. Ver-gleichbar mit einer kurzgeschlossenen Batterie liegen dabei die Anode (oxidierender Bereich) und die Kathode (reduzierender Bereich) nebeneinander und sind auf-grund der Betonfeuchtigkeit elektrisch leitend miteinan-der verbunden (Abb. 8.9.3). Es findet ein Stromfluss statt und damit einhergehend der Materialabtrag des Beweh-rungsstahls (Rost) an der Anode.

Sind Anode und Kathode mikroskopisch klein und liegen nah beieinander, wird von einem Mikroelement ge-sprochen. Dies führt zu einem flächigen, gleichmässigen Stahlabtrag und ist typisch für Korrosion infolge Karbo-natisierung (Abb. 8.9.3 a). Liegen Anode und Kathode örtlich weiter voneinander entfernt und haben grössere Abmessungen wird von einem Makroelement gespro-chen. Makroelemente treten in der Regel bei chlorid-induzierter Korrosion, die zu Loch frass führt, auf (Abb. 8.9.3 b).

Neben der Bildung von Rost entsteht bei der kathodi-schen Teilreaktion Wasserstoff, welcher in den Beweh-rungsstahl eindringt und zu einer Versprödung des Stahls führen kann. Begünstigt wird dieser Vorgang durch das Vorhandensein einer grossen Stahlzugspannung, wie er vor allem bei hochfestem Spannstählen vorliegt. Es wird dann von der sogenannten wasserstoffinduzierten Span-nungsrisskorrosion gesprochen. Spannungsrisskorrosion entsteht, wenn der Baustoff eine hohe Zugspannung aufweist und gleichzeitig ein Korrosionsangriff erfolgt.

Sie ist besonders kritisch, da das Versagen der korrosions-geschwächten Bewehrung in der Regel schlagartig ohne Vorankündigung eintritt.

In einem gerissenen Beton können Chloride leichter ein-dringen und der Beton karbonatisiert lokal schneller im Rissbereich. Dadurch werden die oben beschriebenen Vorgänge intensiviert (Abb. 8.9.4). Der Korrosionsstrom ist umso stärker, je grösser der Potentialunterschied zwischen Anode und Kathode ist. Der durch die Stahloberfläche fliessende anodische Teilstrom ist dabei ein Mass für die Intensität der Kor-rosion. Er kann durch Potentialmessungen quantitativ bestimmt werden. Potentialmessungen sind immer durch Sondieröffnungen und die Bestimmung der Karbo-natisierungstiefe und des Chloridgehalts zu über prüfen und zu kalibrieren.

Vorbeugende Massnahmen und Grundprinzipien für die InstandsetzungDer Korrosionsschutz der Bewehrung ist wesentlich für die Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauten. Im Neu-bau wird er über die Dicke und Qualität des Überde-ckungsbetons (Widerstand gegen das Eindringen von CO2 und Chloriden) sichergestellt (siehe Kapitel 3.10). Bei be-stehenden Bauten kann die Wiederherstellung des Korro-sionsschutzes mit unterschiedlichen Methoden erreicht werden. Ziel aller Massnahmen ist es, Korrosion zu ver-meiden, indem entweder die anodische oder die kathodi-

sche Teilreaktion unterbunden wird. Dabei werden die folgenden Grundprinzipien für den Korrosionsschutz der Bewehrung angewendet.

Repassivierung des BewehrungsstahlsDurch das Einbetten des Bewehrungsstahls in einen ze mentgebundenen Instandsetzungsmörtel oder -beton wird der pH-Wert wieder angehoben, so dass sich erneut eine Passivschicht auf der Stahloberfläche (Repassivie-rung) bildet. Beschichtung der StahloberflächeDurch das Aufbringen einer geeigneten Beschichtung, z. B. eines Korrosionsschutzanstrichs auf Epoxidharzbasis, wird die anodische Eisenauflösung verhindert. Die elekt-rische Leitfähigkeit der Oberfläche des Bewehrungsstahls wird aufgehoben, so dass kein Korrosionselement mehr entstehen kann. Kathodischer Korrosionsschutz (KKS)Durch gezielte Beaufschlagung der Bewehrung mit Fremdstrom und/oder die Anordnung von sogenannten Opfer- oder Inertanoden wird erreicht, dass die gesamte Bewehrung kathodisch wirkt und damit die Korrosion der Bewehrung verhindert wird. Die Korrosion findet aus-schliesslich an der Opferanode statt.

InhibitorenInhibitoren sind organische und anorganische Verbindun-gen, die bei ausreichender Konzentration die Korrosion von Stahl im Beton verhindern, verlangsamen oder zum Stillstand bringen. Sie können dem zementgebundenen Instandsetzungsmörtel oder -beton zugegeben werden oder auf den bereits erhärteten Festbeton nachträglich appliziert werden. Je nach Art sind Inhibitoren kathodisch und/oder anodisch wirksam. Absenkung des WassergehaltesDurch die Absenkung des Wassergehaltes des Betons wird die elektrische Leitfähigkeit und damit der Ionen-fluss so stark reduziert, dass die Korrosionsgeschwindig-keit auf praktisch vernachlässigbare Werte sinkt. Eine Hydrophobierung der Betonoberfläche verhindert z. B. das Eindringen von Wasser und Chloriden bei gleichzeiti-ger Austrocknung des Betons (siehe Kapitel 7.1.4).

Abb. 8.9.3 a): Korrosion aufgrund von Karbonatisierung im ungeris-senen Beton, Anode und Kathode liegen dicht beieinander (Mikroelement), flächige Korrosion.

Abb. 8.9.3 b): Korrosion aufgrund von Chloriden im ungerissenen Beton: Anode und Kathode liegen weiter entfernt (Makroele-ment), Lochfrass.

Karbonatisierter Beton

O2H2OCO2

Depassivierung+ +− +− +−

Chloride im Beton

O2H2OCl−

Depassivierung− −+

Abb. 8.9.4 a): Korrosion aufgrund von Karbonatisierung im gerissenen Beton: im Riss schreitet die Karbonatisierung schneller voran, Anode und Kathoden liegen im Rissbereich dicht bei-einander (Mikroelement).

Abb. 8.9.4 b): Korrosion aufgrund von Chloriden im gerissenen Beton: die Anode liegt im Rissbereich, die Kathode liegt weiter entfernt im ungerissenen Beton (Makroelement), Lochfrass.

Karbonatisierter Beton

CO2, H2O, O2

Depassivierung++ −

Chloride im Beton

Depassivierung+ −−

Cl−, H2O, O2

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278 Holcim Betonpraxis 279

Anhang

Glossar

Holcim Betonpraxis

DDruckfestigkeitMaterialkennwert für die Widerstandsfähigkeit eines Betons gegenüber der Einwirkung von äusseren Druck­kräften, der in einer normierten Druckfestigkeitsprüfung ermittelt wird.

DruckfestigkeitsklasseEinteilung eines Betons bezüglich der Druckfestigkeit nach 28 Tagen in normierte Klassen, z. B. für Normalbeton C16/20 bis C100/115.

EElastizitätsmodulMaterialkennwert, der den Zusammenhang zwischen Spannung und Dehnung bei der Verformung eines festen Körpers bei linear elastischem Verhalten beschreibt und in einer normierten Druckprüfung ermittelt wird.

ErstprüfungPrüfung, die bei Produktionsbeginn einer neuen Beton­sorte oder einer Produktionseinrichtung als erste Prüfung unter Produktionsbedingungen durchgeführt wird, um zu ermitteln, wie ein neuer Beton oder eine neue Beton­familie zusammengesetzt sein und hergestellt werden müssen, sowie alle festgelegten Anforderungen im fri­schen und erhärteten Zustand erfüllen werden.

ExpositionsklasseEinteilungskategorie für Betonbauteile, welche die Umwelteinflüsse und die sich daraus ergebenden Gefährdungen bezüglich Dauerhaftigkeit beschreibt.

FFahrmischerBetonmischer, der im Allgemeinen auf einem selbst­fahrenden Fahrgestell montiert und in der Lage ist, einen gleichmässig gemischten Beton herzustellen und aus­zuliefern.

FaserbetonBeton mit Bewehrung in Form beigemengter metalli­scher, nichtmetallischer anorganischer oder organischer Fasern, die im Vergleich zum Grösstkorn der Gesteins­körnung ähnlich lang und sehr dünn sind.

FestbetonBeton, der weitgehend oder vollständig erhärtet ist.

Filler (Gesteinsmehle)Inaktive anorganische Zusatzstoffe vom Typ I. Sie werden als Gesteinsmehle (Quarzmehle, Kalksteinmehle) be­zeichnet, deren über wiegender Teil der Körner durch das 0.063­mm­Sieb hindurchgeht.

FrischbetonBeton, der fertig gemischt ist, sich noch in einem ver­arbeitbaren Zustand befindet und verdichtet werden kann.

Frost-TausalzwiderstandMaterialkennwert für die Widerstandsfähigkeit eines Betons gegenüber Frost­ und Tauwechseln unter Ein­wirkung eines Taumittels, der in einer normierten Frost­Tausalzprüfung ermittelt wird.

GGesamtwassermengeDie Gesamtwassermenge ist die Summe aus dem Zuga­bewasser, dem in der Gesteinskörnung und auf dessen Oberfläche aufgenommenen Wasser, dem Wasser in Zusatzmitteln und Zusatzstoffen, wenn diese in wässri­ger Form verwendet werden, und dem Wasser von zuge­fügtem Eis oder einer Dampfbeheizung.

GesteinskörnungGemenge von Gesteinskörnern unterschiedlicher Grösse, das für die Verwendung in Beton oder Mörtel geeignet ist. Gesteinskörnung kann aus natürlichen Vorkommen oder durch Rezyklieren von Baustoffen gewonnen oder künstlich hergestellt werden.

HHochfester BetonBeton mit einer Druckfestigkeitsklasse von C55/67 bis C100/115 für Normalbeton und Schwerbeton sowie mit einer Druckfestigkeitsklasse von LC55/60 bis LC80/88 für Leichtbeton.

HydratationChemische Reaktion des Zementes mit Wasser, bei der die Klinkermineralien des Zementes in wasserhaltige Verbindungen, die sogenannten Hydratphasen, umge­wandelt werden.

Glossar

Aäquivalenter WasserzementwertMasseverhältnis des wirksamen Wassergehaltes zur Summe aus Zementgehalt und k­fach anrechenbaren Anteilen von Zusatzstoffen.

Alkali-Aggregat-Reaktion (AAR)Chemische Reaktion zwischen den alkalireaktiven Bestandteilen der Gesteinskörnung und den im Beton enthaltenen Alkalien. Es entsteht ein Alkalisilikatgel, das bestrebt ist, Wasser aufzunehmen. Dies führt zu einer Volumenvergrösserung. Die dabei auftretenden Spannungen können das Betongefüge schädigen.

AlkalienSubstanzen, die mit Wasser alkalische Lösungen bilden. Alkalien gehören zur Gruppe der Basen (Laugen).

AusblühungenAuskristallisieren von Salzen auf der Betonoberfläche, auch Effloreszenz genannt.

Autogenes SchwindenVolumenabnahme von Beton, verursacht durch Hydra­tation des Zementes bei geringen w/z­Werten (innere Selbstaustrocknung).

BBetonMineralischer Baustoff, erzeugt durch Mischen von Zement, feiner und grober Gesteinskörnung und Wasser, mit oder ohne Zugabe von Zusatzstoffen oder Zusatz­mitteln.

Beton nach EigenschaftenBeton, für den die geforderten Eigenschaften und ggf. zusätzliche Anforderungen dem Hersteller gegen­über festgelegt sind. Der Hersteller des Betons ist verantwortlich für die Bereitstellung eines Betons, der den geforderten Eigenschaften und ggf. zusätzlichen Anforderungen entspricht.

Beton nach ZusammensetzungBeton, für den die Zusammensetzung und die Ausgangs­stoffe, die verwendet werden müssen, dem Hersteller vorgegeben werden. Der Hersteller ist verantwortlich für die Lieferung eines Betons mit der festgelegten Zusam­mensetzung.

BetonfamilieEine Gruppe von Betonen, für die ein verlässlicher Zusammenhang zwischen den massgebenden Eigen­schaften festgelegt und dokumentiert ist.

BetonfertigteilBauteil aus bewehrtem oder nicht bewehrtem Beton, das im Werk oder bauseits hergestellt und nachträglich in seine endgültige Lage versetzt wird.

BetonstahlStahl, der zur Verwendung als „schlaffe“ Bewehrung geeignet ist.

BewehrungEinlagen in Beton, meist aus Betonstahl und Spannstahl.

BewehrungsüberdeckungAbstand der Oberfläche der Bewehrung von der Beton­oberfläche.

BlutenAbsondern von Zugabewasser, Zement und Feinststoffen auf der Frischbetonoberfläche als Folge einer ungeeigne­ten Betonzusammensetzung.

CCharakteristische FestigkeitFestigkeitswert, den erwartungsgemäss 5 % der Grund­gesamtheit aller möglichen Festigkeitsmessungen der Menge des betrachteten Betons, z. B. im Beurteilungs­zeitraum, unterschreiten.

CO2

Kohlendioxid (CO2) ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff und zählt zu den Treibhaus­gasen. Es entsteht z. B. in der Zementindustrie prozess­bedingt durch den Einsatz von fossilen Brennstoffen und rohstoffbedingt durch das Brennen von Kalkstein und Mergel/Ton.

ChloridgehaltsklasseEinteilung eines Betons bezüglich des Chloridgehaltes der Ausgangsstoffe in normierte Klassen, z. B. für Spann­beton Cl 0.10.

ChloridwiderstandMaterialkennwert für die Widerstandsfähigkeit eines Betons gegenüber dem Eindringen von Chloriden, der in einer normierten Chlorideindringprüfung ermittelt wird.

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280 Holcim Betonpraxis 281

Anhang

Glossar

Holcim Betonpraxis

NutzungsdauerZeitspanne, während der ein bestehendes Bauwerk gemäss der Nutzungsvereinbarung in Betrieb bleibt.

PPortlandzementklinker(Zementklinker, kurz: Klinker) ist der gebrannte Bestand­teil des Zements, dessen Mineralphasen mit Wasser hydraulisch reagieren und zur Erhärtung des Zementes führen.

Pumpbeton Frischbeton, der durch Rohrleitungen zur Einbringstelle gepumpt wird.

Puzzolane Puzzolane sind künstliche oder natürliche Stoffe, die aufgrund ihrer kieselsäurehaltigen oder alumosilica­tischen Zusammensetzung als Bindemittel verwendet werden können. Zu den natürlichen Puzzolanen zählen magmatische Gesteine (Tuff, Trass) oder Sedimentge­steine. Künstliche Puzzolane sind gebrannte Tonerde, Silkastaub oder Flugaschen.

RRestwasser Auch Recyclingwasser genannt; Wasser, das beim Waschen des Betonmischers und der Fahrmischer im Betonwerk anfällt und nach Aufbereitung zur Beton­produktion wiederverwendet wird.

RohdichteklasseEinteilung eines Betons bezüglich der Trockenrohdichte, z. B. für Normalbeton: 2000 kg/m3 < Rohdichte ≤ 2600 kg/m3.

SSchwerbetonBeton mit einer Trockenrohdichte über 2600 kg/m3. Ab­schirmbeton für Reaktorbau und Luftschutz mit geschlos­senem Gefüge und einer Festbetonrohdichte über 2600 bis etwa 6500 kg/m3 durch Gesteinskörnung mit höherer Dichte.

Schwere GesteinskörnungGesteinskörnung mit einer Kornrohdichte über 3000 kg/m3.

SchwindenVolumenabnahme von Beton, verursacht durch Trock­nung (Trockenschwinden) sowie, bei geringen w/z­ Werten, durch Hydratation des Zements (auto genenes Schwinden).

Selbstverdichtender Beton (SCC)Beton, der unter seinem eigenen Gewicht fliesst und sich selbst verdichtet (entlüftet) sowie die Schalung mit Bewehrung, Kanälen, Aussparungen etc. ausfüllt und dabei seine Homogenität beibehält.

Sichtbeton Beton, dessen geschalte Ansichtsflächen gestalterische Funktionen übernehmen und ein durch die Schalhaut bestimmtes Aussehen erreichen.

SpannbetonBeton, dessen Bewehrung teilweise aus vorgespann tem Spannstahl besteht. Der Spannstahl kann im Spann­bettverfahren oder in der Form von Spanngliedern (Nachspannverfahren) mit und ohne Verbund eingebaut werden.

SpritzbetonIm Trocken­ oder Nasspritzverfahren hergestellter und durch Spritzauftrag aufgebrachter und verdichteter Beton.

StahlbetonBeton, dessen Bewehrung aus Betonstahl besteht.

StoffraumVolumen der Bestandteile Zement, Gesteinskörnung, Wasser, Zusatzstoffe sowie ggf. Zusatzmittel und Luft im Beton.

TTransportbeton Beton, der in einem Transportbetonwerk hergestellt und in geeigneten Fahrzeugen zur Baustelle befördert und dort einbaufertig übergeben wird.

Trockenschwinden Volumenabnahme des Betons durch Trocknen (Wasser­verlust).

Hydratationsgrad Materialkennwert, der die Menge des durch Zement chemisch gebundenen Wassers angibt.

HydratationswärmeWärmemenge, die sich auf Grund der Hydratation eines Zementes während eines festgelegten Zeitraumes entwickelt.

KKapillarschwindenAuch als Frühschwinden oder plastisches Schwinden bezeichnet, entsteht durch Kapillarspannungen während der Verdunstung von Wasser aus dem noch frischen Beton und führt zu einer Volumenabnahme des Betons.

KarbonatisierungReaktion der alkalischen Bestandteile des Zementsteines mit dem CO2 aus der Luft. Als Folge sinkt der pH­Wert der Poren lösung des Betons und der Korrosionsschutz des unlegierten Betonstahls geht verloren.

KarbonatisierungswiderstandMaterialkennwert für die Widerstandsfähigkeit eines Betons gegenüber dem Eindringen von CO2 (Karbonati­sierung), der in einer normierten Schnellkarbonatisie­rungsprüfung ermittelt wird.

KonsistenzMaterialkennwert, der die Verarbeitbarkeit und Verdicht­barkeit des Frischbetons beschreibt.

KonsistenzklasseEinteilung eines Betons bezüglich der Konsistenz je nach Prüfmethode in normierte Klassen, z. B. für das Ausbreit­mass F1 bis F6.

KorngemischGesteinskörnung, die aus einer Mischung von feiner Ge­steinskörnung (Sand) und grober Gesteinskörnung (Kies) besteht.

LLeichtbetonBeton mit einer Trockenrohdichte von nicht weniger als 800 kg/m3 und nicht mehr als 2000 kg/m3. Er wird ganz oder teilweise unter Verwendung von leichter Gesteins­körnung hergestellt.

Leichte GesteinskörnungGesteinskörnung mineralischer Herkunft mit einer Korn­rohdichte von max. 2000 kg/m3.

LeistungserklärungLeistungserklärung beinhaltet die wesentlichen Leis­tungsmerkmale eines Bauproduktes, die mit den zugrunde liegenden harmonisierten Normen überein­stimmen müssen.

LuftgehaltVolumen an kapillar nicht füllbaren Poren, d. h. Verdich­tungsporen und natürlich eingeschlossene Luftbläschen sowie künstlich eingeführte Mikroluftporen.

LuftporenbetonBeton, der unter Verwendung von Luftporenbildnern her­gestellt worden ist.

MMassenbetonBeton für Bauteile mit Dicken über etwa 80 cm.

MehlkorngehaltSumme aus dem Zementgehalt, dem in den Gesteins­körnungen enthaltenen Kornanteil bis 0.125 mm sowie ggf. dem Gehalt an Betonzusatzstoffen.

MikroluftporenLuftporen mit einem Durchmesser von 10 μm bis 300 μm, die während des Mischens durch Zugabe eines Luftporen­bildners gezielt im Beton erzeugt werden.

NNachbehandlungMassnahme, um den Beton unverzüglich und solange gegenüber Wasserverlust und äusseren Einflüssen zu schützen, bis er – insbesondere in der Betonrandzone – eine genügende Festigkeit erreicht hat.

NormalbetonBeton mit einer Trockenrohdichte über 2000 kg/m3, höchstens aber 2600 kg/m3.

Normale GesteinskörnungGesteinskörnung mit einer Kornrohdichte grösser als 2000 kg/m3 und kleiner als 3000 kg/m3.

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282 Holcim Betonpraxis 283

Anhang

Glossar

Holcim Betonpraxis

UÜberdeckungsbetonBetonschicht zwischen Bewehrung und Betonoberfläche.

WWasserzementwertMasseverhältnis des wirksamen Wassergehalts zum Zementgehalt im Frischbeton, als w/z­Wert abgekürzt.

Wirksamer WassergehaltDie Differenz zwischen der Gesamtwassermenge im Frischbeton und der Wassermenge, die bis zum Erstarren des Betons von der Gesteinskörnung aufgenommen wird.

ZZementFein gemahlener, anorganischer Stoff, der mit Wasser gemischt Zementleim ergibt, welcher durch Hydratation erstarrt und erhärtet und der nach dem Erhärten eine Festigkeit und Raumbeständigkeit, auch unter Wasser, behält.

Zementleimvolumen Volumen an Zement, Wasser, Zusatzstoffen und einge­schlossener Luft.

ZementsteinErhärteter Zementleim.

ZertifizierungsstelleVom Bund bezeichnete, akkreditierte Konformitätsbe­wertungsstelle, welche die Übereinstimmung eines Bauproduktes (z. B. Beton, Zement) mit den Anforderun­gen der entsprechenden technischen Normen überprüft, bewertet und ein entsprechendes Zertifikat ausstellt.

ZugabewasserDas Zugabewasser, früher auch Anmachwasser genannt,ist die Wassermenge, die dem Gemisch aus Zement, Zu­satzstoff und Gesteinskörnung beim Mischvorgang desBetons zugegeben wird.

ZusatzmittelBauchemische Mittel, die während des Mischvorgangs des Betons in kleinen Mengen, bezogen auf den Zement­gehalt, zugegeben werden, um die Eigenschaften des Frischbetons oder Festbetons zu verändern.

ZusatzstoffeFein verteilte organische oder anorganische Stoffe, die im Beton verwendet werden, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern oder um besondere Eigenschaften zu errei­chen. Normativ werden zwei Arten von anorganischen Zusatzstoffen behandelt:• nahezu inerte nicht chemisch reaktive Zusatzstoffe

(Typ I) und • chemisch reaktive Zusatzstoffe (Typ II)

Normenverzeichnis

Cemsuisse-Merkblatt Nr. 1: Betonerosion in Biologie­becken von Abwasserreinigungsanlagen. Bern 2010.

Cemsuisse-Merkblatt Nr. 2: Merkblatt für Sichtbeton­bauten. Bern 2012.

DIN 18218: Frischbetondruck auf lotrechte Schalungen. Berlin: DIN, 2010.

DIN 51043: Trass; Anforderungen, Prüfung. Berlin: DIN, 1979.

EN 1992-1-1 CH NA: 2014 Eurocode 2: Design of concrete structures, Part 1­1: General rules an rules for buildings. Zürich: SIA, 2014.

ISO 14001: Umweltmanagementsysteme – Anforderun­gen mit Anleitung zur Anwendung. 2004.

ISO 14040: Umweltmanagement – Ökobilanz – Grund­sätze und Rahmenbedingungen. 2006.

ISO 4316: Grenzflächenaktive Stoffe; Bestimmung des pH­Wertes wässriger Lösungen; Potentiometermethode. 1977.

ISO 7150-1: Wasserbeschaffenheit; Bestimmung von Ammonium; Teil 1: Manuelles spektrometrisches Verfah­ren. 1984.

ISO 7980: Wasserbeschaffenheit – Bestimmung von Calcium und Magnesium – Verfahren mittels Atomabsorp­tionsspektrometrie. 1986.

ISO 9001: Qualitätsmanagementsysteme – Anforderun­gen. 2008.

Merkblatt SIA 2029: Nichtrostender Betonstahl. Zürich 2013.

Merkblatt SIA 2030: Recyclingbeton. Zürich 2010.

Merkblatt SIA 2042: Vorbeugung von Schäden durch die Alkali­Aggregat­Reaktion (AAR) bei Betonbauten. Zürich 2012.

Merkblatt SIA 2052: Ultra­Hochleistungs­Faserbeton (UHFB): Baustoffe, Bemessung und Ausführung. In Vernehmlassung

pr EN 16502: Prüfverfahren zur Bestimmung des Säure­grades eines Bodens nach Baumann­Prüfung. 2012.

SIA 118/262: Allgemeine Bedingungen für Betonbau. Zürich 2004.

SIA 162-6: Stahlfaserbeton. Zürich 1999.

SIA 198: Untertagbau Ausführung. Zürich 2004.

SIA 262: Betonbau. Zürich 2013.

SIA 262/1: Betonbau – Ergänzende Festlegungen. Zürich 2013.

SIA 267: Geotechnik. Zürich 2013.

SIA 269/2: Erhaltung von Tragwerken – Betonbau. Zürich 2011.

SIA 272: Abdichtungen und Entwässerungen von Bauten unter Terrain und im Untertagbau. Zürich 2009.

SIA 381-1: Baustoff­Kennwerte. Zürich 1980.

SIA 414 (1980): Masstoleranzen im Bauwesen; Begriffe, Grundsätze und Anwendungsregeln. Zürich 1980.

SN 640461b: Betondecken – Konzeption, Ausführung, Anforderungen an die eingebauten Beläge. Zürich 2008.

SN 640464: Betondecken – Prüfmethoden zur Bestim­mung des Frost­ und Frosttaumittelwiderstands. Zürich 2009.

SN 640510a: Eigenschaften der Fahrbahnoberfläche – Grundnorm. Zürich 2011.

SN 640511a: Eigenschaften der Fahrbahnoberflächen – Textur. Zürich 1984.

SN 640512: Oberflächeneigenschaften – Griffigkeitsmes­sungen. Zürich 2014.

SN 640516-7A: Oberflächeneigenschaften von Strassen und Flugplätzen – Prüfverfahren – Teil 7: Messung von Einzelunebenheiten von Verkehrsflächen: Messung mit der Richtlatte. Zürich 2003.

SN 640530-1A: Messung des Einflusses von Strassen­oberflächen auf Verkehrsgeräusche – Teil 1: Statistisches Vorbeifahrtverfahren. Zürich 2002.

SN 670102b-NA EN12620:2002 / A1:2008: Gesteinskör­nungen für Beton. Zürich 2008.

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284 Holcim Betonpraxis 285

Anhang

Normenverzeichnis

Holcim Betonpraxis

SN 670115: Gesteinskörnungen: Qualitative und quantita­tive Mineralogie und Petrographie. Zürich 2005.

SN 670116:2007: Füller: Qualitative und quantitative Mineralogie und Petrographie. Zürich 2012.

SN 670902-11-NA: Prüfverfahren für geometrische Eigen­schaften von Gesteinskörnungen – Teil 11: Einteilung der Bestandteile in grober recyclierter Gesteinskörnung. Zürich 2009.

SN 670903-6: Prüfverfahren für mechanische und physika­lische Eigenschaften von Gesteinskörnungen – Teil 6: Bestimmung der Rohdichte und der Wasseraufnahme. Zürich 2014.

SN 670903-8b: Prüfverfahren für mechanische und physi­kalische Eigenschaften von Gesteinskörnungen – Teil 8: Bestimmung des Polierwertes. Zürich 2009.

SN EN 1008: Zugabewasser für Beton – Festlegungen für die Probenahme, Prüfung und Beurteilung der Eignung von Wasser, einschliesslich bei der Betonherstellung an fallen­dem Wasser, als Zugabewasser für Beton. Zürich 2002.

SN EN 12350-2: Prüfung von Frischbeton – Teil 2: Setzmass. Zürich 2009.

SN EN 12350-4: Prüfung von Frischbeton – Teil 4: Verdichtungsmass. Zürich 2009.

SN EN 12350-5: Prüfung von Frischbeton – Teil 5: Ausbreitmass. Zürich 2009.

SN EN 12350-6: Prüfung von Frischbeton – Teil 6: Frischbetonrohdichte. Zürich 2009.

SN EN 12350-7: Prüfung von Frischbeton – Teil 7: Luftgehalte – Druckverfahren. Zürich 2009.

SN EN 12350-8: Prüfung von Frischbeton – Teil 8: Selbstverdichtender Beton – Setzfliessmass­Prüfung. Zürich 2010.

SN EN 12350-10: Prüfung von Frischbeton – Teil 10: Selbstverdichtender Beton – L­Kasten­Versuch. Zürich 2010.

SN EN 12390-1: Prüfung von Festbeton – Teil 1: Form, Masse und andere Anforderungen für Probekörper und Formen. Zürich 2012.

SN EN 12390-2: Prüfung von Festbeton – Teil 2: Herstellung und Lagerung von Probekörpern für Festig­keitsprüfung. Zürich 2009.

SN EN 12390-3: Prüfung von Festbeton – Teil 3: Druckfestigkeit von Probekörpern. Zürich 2009.

SN EN 12390-5: Prüfung von Festbeton – Teil 5: Biegezugfestigkeit von Probekörpern. Zürich 2009.

SN EN 12390-6: Prüfung von Festbeton – Teil 6: Spaltzugfestigkeit von Probekörpern. Zürich 2009.

SN EN 12390-7: Prüfung von Festbeton – Teil 7: Dichte von Festbeton. Zürich 2009.

SN EN 12390-8: Prüfung von Festbeton – Teil 8: Wassereindringtiefe unter Druck. Zürich 2009.

SN EN 12390-13: Prüfung von Festbeton – Teil 13: Bestimmung des Elastizitätsmoduls unter Druckbelastung (Sekantenmodul). Zürich 2014.

SN EN 12504-1: Prüfung von Beton in Bauwerken – Teil 1: Bohrkernproben – Herstellung, Untersuchung und Prüfung der Druckfestigkeit. Zürich 2009.

SN EN 12620 +A1: Gesteinskörnungen für Beton. Zürich 2008.

SN EN 12878: Pigmente zum Einfärben von zement­ und/oder kalkgebundenen Baustoffen – Anforderungen und Prüfverfahren. Zürich 2005.

SN EN 13263-1+A1: Silikastaub für Beton – Teil 1: Definitionen, Anforderungen und Konformitätskriterien. Zürich 2009.

SN EN 13263-2+A1: Silikastaub für Beton – Teil 2: Konformitätsbewertung. Zürich 2009.

SN EN 13577: Chemischer Angriff auf Beton­Bestimmung des Gehaltes an angreifenden Kohlendioxid in Wasser. Zürich 2007.

SN EN 13670: Ausführung von Tragwerken aus Beton. Zürich 2009.

SN EN 14216: Zement – Zusammensetzung, Anforderun­gen und Konformitätskriterien von Zement mit sehr niedri­ger Hydratationswärme. Zürich 2004.

SN EN 14487-1: Spritzbeton – Teil 1: Begriffe, Festlegungen und Konformität. Zürich 2005.

SN EN 14487-2: Spritzbeton – Teil 2: Ausführung. Zürich 2006.

SN EN 14488-2: Prüfung von Spritzbeton – Teil 2: Druckfestigkeit von jungem Spritzbeton. Zürich 2006.

SN EN 14488-3: Prüfung von Spritzbeton – Teil 3: Biegefestigkeiten (Erstriss­, Biegezug­ und Restfestigkeit) von faserverstärkten balkenförmigen Betonprüfkörpern. Zürich 2006.

SN EN 14488-5: Prüfung von Spritzbeton – Teil 5: Bestim­mung der Energieabsorption bei faserverstärkten platten­förmigen Prüfkörpern. Zürich 2006.

SN EN 14651+A1: Prüfverfahren für Beton mit metalli­schen Fasern – Bestimmung der Biegezugfestigkeit (Proportionalitätsgrenze, residuelle Biegezugfestigkeit). Zürich 2007.

SN EN 14721+A1: Prüfverfahren für Beton mit metalli­schen Fasern – Bestimmung des Fasergehalts in Frisch­ und Festbeton. Zürich 2007.

SN EN 14845-1: Prüfverfahren für Fasern in Beton – Teil 1: Referenzbetone. Zürich 2007.

SN EN 14845-2: Prüfverfahren für Fasern in Beton – Teil 2: Einfluss auf den Beton. Zürich 2006.

SN EN 14889-1: Fasern für Beton – Teil 1: Stahlfasern – Begriffe, Festlegungen und Konformität. Zürich 2006.

SN EN 14889-2: Fasern für Beton – Teil 2: Polymerfasern – Begriffe, Festlegungen und Konformität. Zürich 2006.

SN EN 1504-3: Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken – Definitionen, Anforderungen, Qualitätsüberwachung und Beurteilung der Konformität – Teil 3: Statisch und nicht statisch rele­vante Instandsetzung. Zürich 2005.

SN EN 15167-1: Hüttensandmehl zur Verwendung in Beton, Mörtel und Einpressmörtel – Teil 1: Definitionen, Anforderungen und Konformitätskriterien. Zürich 2006.

SN EN 15167-2: Hüttensandmehl zur Verwendung in Beton, Mörtel und Einpressmörtel – Teil 2: Konformitäts­bewertung. Zürich 2006.

SN EN 1536: Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau – Bohrpfähle. Zürich 2010.

SN EN 1538: Ausführung von Arbeiten im Spezialtiefbau – Schlitzwände. Zürich 2010.

SN EN 196-1: Prüfverfahren für Zement – Teil 1: Bestimmung der Festigkeit. Zürich 2005.

SN EN 196-2: Prüfverfahren für Zement – Teil 2: Chemische Analyse von Zement. Zürich 2013.

SN EN 196-8: Prüfverfahren für Zement – Teil 8: Hydratati­onswärme – Lösungsverfahren. Zürich 2010.

SN EN 196-9: Prüfverfahren für Zement – Teil 9: Hydratati­onswärme – Teiladiabatisches Verfahren. Zürich 2010.

SN EN 197-1: Zement – Teil 1: Zusammensetzung, Anfor­derungen und Konformitätskriterien von Normalzement. Zürich 2011.

SN EN 197-2: Zement – Teil 2: Konformitätsbewertung. Zürich 2000.

SN EN 206-1: Beton – Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität. Zürich 2000.

SN EN 206-9: Beton – Teil 9: Ergänzende Regeln für selbst­verdichtenden Beton (SVB). Zürich 2010.

SN EN 450-1: Flugasche für Beton – Teil 1: Definition, Anforderungen und Konformitätskriterien. Zürich 2012.

SN EN 450-2: Flugasche für Beton – Teil 2: Konformitäts­bewertung. Zürich 2005.

SN EN 480-11: Zusatzmittel für Beton, Mörtel und Einpressmörtel – Prüfverfahren – Teil 11: Bestimmung von Luftprenkennwerten in Festbeton. Zürich 2005.

SN EN 933-11+AC: Prüfverfahren für geometrische Eigenschaften von Gesteinskörnungen – Teil 11: Einteilung der Bestandteile in grober recyclierter Gesteinskörnung. Zürich 2009.

SN EN 933-3: Prüfverfahren für geometrische Eigenschaf­ten von Gesteinskörnungen – Teil 3: Bestimmung der Korn­form – Plattigkeitskennzahl. Zürich 2013.

SN EN 934-2+A1: Zusatzmittel für Beton, Mörtel und Einpressmörtel – Teil 2: Betonzusatzmittel – Definitionen, Anforderungen, Konformität, Kennzeichnung und Beschrif­tung. Zürich 2012.