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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
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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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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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).
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
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
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
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
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%
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
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
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
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.
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.
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.
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).
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
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.
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.
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.
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.