Betoninstandhaltung/Betoninstandsetzung Flashcards
Was könnten Ursachen für Betonschäden sein? Und wie kann man sie minimieren?
- Falsche Bemessung und Rezeptierung
- Nichtbeachtung der betontechnologischen Kenntnisse (Mischen, Verdichten, Nachbehandeln etc.)
- Fehlerhafte Ausführung (u. a. falsche Witterung)
- Zu hohe Belastungen („… Beton wird damit fertig!“)
Die Konsequenzen im Versagensfall des konstruktiven Baustoffs Beton
können bezüglich Personen- und Sachschäden u. U. groß sein, deshalb:
- Wartung und Pflege von Betonbauwerken
- Analyse und Bewertung von Betonschäden
- Betoninstandhaltung und -setzung nach den Regeln der Technik
Angriffe auf Beton:
Was kann den Beton angreifen?
- Chemischer Angriff (Korrosion z.B. durch Säuren, Gase, und Salze; treibender/ lösender Angriff)
- Physikalischer Angriff (Temperatur- und Feuchtewechsel, starke Frostbeanspruchung)
- Mechanischer Angriff (schleifende und rollende Beanspruchung)
- Biologischer Angriff (z. B. Thiobacillus, Algen, Pilze)
Schäden aus der Konstruktion/Bemessung durch:
- falsche Fugenabstände, fehlende Fugen
- fehlende Gleitschichten
- zu feingliedrige Konstruktion
- zu wenig Bewehrung, zu dicht gesetzte Bewehrung
- unzureichende Betonfestigkeitsklasse
- falsche Lastannahmen, fehlende Lastfälle
- Bemessungs-/Rechenfehler
Schäden aus Betontechnologie und Ausführung
u.a. durch:
• Zu hohe w/z-Werte (=>hohe Kapillarporosität)
• Zu geringer Zementgehalt
• Falsche Sieblinie der Zuschläge
• Erhöhung des w/z-Wertes während des Betoniervorganges
• Ungenügende Verdichtung, Mangelhafte Nachbehandlung
• Zu hohe oder zu niedrige Betoniertemperaturen
• Mangelhafte Betondeckung der Bewehrung
• undichte Fugen
• unsachgemäßer Transport und Lagerung von Fertigteilen und Betonwaren (Risse, Ausblühungen etc.)
Was könnten Schäden durch Frost/Tausalz-Angriff sein?
Beim Auftauen des Eises mit Tausalzen erfolgt ein
Temperaturschock. Die zum Auftauen erforderliche Wärme wird
dem Beton entzogen, wobei die Betonoberfläche rasch abkühlt.
Durch den dabei auftretenden Temperaturgradienten können
Risse entstehen als Folge innerer Spannungen.
Die geschwächte Betonschicht wird bei wiederholten Frost-TauWechseln leicht abgesprengt.
Schäden durch Treibreaktionen
Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR)
Was sind Voraussetzungen das die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) entsteht?
Voraussetzung:
• Betone, deren Zuschläge alkalireaktive Kieselsäure enthalten
und/oder
• Beton mit hohen wirksamen Alkaligehalt (wirksame Alkalien stammen
von Zementen, Betonzusatzstoffen und -zusatzmitteln)
Äußere Bedingungen: hohe Feuchte
Kieselsäurehaltiger Zuschlag + Alkalihydroxid
=> Treibendes Alkalisilikatgel
2 NaOH + SiO2 + n H2O => Na2SiO3 x n H2O
Was sind typische Schäden durch Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR)
- Treibreaktionen mit Rissen und anderen Gefügeschäden
* Gelausscheidungen
Wann treten Schäden durch AKR auf und wann nicht?
Schäden treten auf bei > 80 % r. F. oder Wasserzutritt , u. a. :
• bei Betonbauwerken des Verkehrswasserbaus, im Küstenbereich, vereinzelt aber auch im Mitteldeutschen und Südwestdeutschen Raum
• Stützmauern, Tunnelbauten
• früher bei vorgefertigten Betonschwellen (Gebiet eh. DDR)
Schäden treten nicht auf:
z. B. bei Innenbauteilen, auch wenn der Beton reaktive Zuschläge enthält
Wie bestimmt man die Alkaliempfindlichkeitsklassen von Gesteinskörnungen?
Bestimmung der Alkaliempfindlichkeitsklassen von Gesteinskörnungen
DAfStb Alkali-Richtlinie
u.a. Gesteinskörnungen mit Opalsandstein und Flint
und Gebrochene alkaliempfindliche Gesteinskörnungen
Prüfkörper zur Lagerungin der Nebelkammer
Probekörper werden für mehrere Monate bei rd. 100 % rel. Feuchte
und 40°C in einer Nebelkammer gelagert. Während dieser Lagerung
werden die infolge von Treiberscheinungen auftretenden Dehnungen
und Gefügestörungen z. B. Rissbildungen und Gelausscheidungen erfasst.
Was ist Ettringit und woher stammt der name ?
Erstbeschreibung des Minerals Ettringit durch den Mineralogen
Johannes Lehmann 1874
Der Name ist angelehnt an den Ort der Entdeckung nahe Ettringen
in der Eifel – in Kalkeinschlüssen der Mayener Basaltlava
vorkommend.
Ettringit = schwerlösliches komplexes Salz
3 CaO · Al2O3 ·3 CaSO4 · 32 H2O
In der Zementchemie der Wende 19./20. Jh. wurde es zuerst
unter dem Namen „Candlot´sches Salz“ bekannt.
Was ist Ettringit?
Ettringit = stabiles Hydratationsprodukt
3 CaO · Al2O3 ·3 CaSO4 · 32 H2O
Ettringit ist:
- schwer löslich und thermodynamisch stabil
- wasserreich
und nimmt deshalb ein vgl.weise großes Volumen ein.
Das kann vorteilhaft und nachteilig sein. Entscheidend ist: Wann? Wie? … d.h. unter welchen Bedingungen … bildet sich der Ettringit?
Schlechter Ruf, weil nicht unterschieden wird zwischen:
Primär-Ettringit, als
• Notwendiger „Erstarrungsregler“ bei Normalzementen, d.h. Calciumsilikat-Zementen (CEM I bis CEM VI)
• Stabiler Festigkeitsbildner bei ternären Systemen d.h. Schnellzementen
Sekundär-Ettringit
der sich beim Einfluss von Sulfat (aus Böden, Wässern, beisulfathaltigen Baustoffen) in Gegenwart von Aluminaten
nachträglich in einem bereits erhärteten Gefüge bilden kann
Ettringit bei Normen-Zementen
- Erstarrungsregelung bei CEM I-CEM VIZementen
(normale Erstarrung geht nicht ohne Calciumsulfat; ansonsten tritt zu frühes Erstarren ein = „Löffelbinder“)
- Als Erhärtungsprodukt in Sulfathüttenzementen
Die Anwesenheit von Ettringit ist in den erhärteten Mörteln/Betonen normal und notwendig.
Bsp. für die Beständigkeit von Ettringit:
SHZ mit Ettringit als maßgeblichen Festigkeitsbildner
Was passiert wenn sich Ettringit spät bzw. nachträglich bildet?
Im bereits erhärteten Beton
„Treibmineralbildung“ Ettringit
3 CaSO4+ 3CaO·Al2O3 ·6 H2O + 26 H2O => 3 CaO · Al2O3 ·3 CaSO4 ·32 H2O
Volumenzunahme bis zum 8fachen möglich!
Was sind die Voraussetzungen für Ettringitbildung?
• ausreichendes Angebot an reaktionsfähigen aluminium- bzw.
calciumaluminathaltigen Zementbestandteilen u/o -hydratationsprodukten und Sulfationen
• permanent hohe Feuchte
• niedrige Temperaturen (unter + 10 °C)
Nur beim Zusammenwirken dieser Faktoren über einen längeren
Zeitraum (Monate) ist ein gesicherter Nachweis möglich.
Bei üblicher Wohnnutzung mit Temperaturen in der Regel nicht unter 16 °C
und Luftfeuchten um die 50 % ist die Bildung von Treibmineralen bei
Gipsputzen auf Beton selbst bei erhöhter Restfeuchte des Betons wenig
wahrscheinlich.
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