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Baustoffkunde 2 > Betonkorrosion > Flashcards

Betonkorrosion Flashcards

1
Q

direkter/indirekter Angriff auf Beton

A
  • direkter Angriff: Säuren, kalklösende Kohlensäure, Sulfat, AKR, austauschfähige Salze
  • indirekter Angriff: Frost (physikalischer Angriff), Carbonatisierung
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2
Q

Mechanismen eines chemischen Angriffs

A

• lösender Angriff : Säure bildet gut lösliche Reaktionsprodukte
➔ z.B. Wasser mit hohem CO2 Gehalt, Ammoniumsalz-Lösung, tierische Fette

• treibender Angriff : das Sulfation kann Ettringit bilden
➔ z.B. Natriumsulfat

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3
Q

Schadensbild eines AKR-Angriffs & Mechanismus

A
  • Ein AKR-Angriff zeigt normalerweise eine netzförmige Rissbildung mit dunklen Säumen am Riss.
  • Bei einem AKR-Angriff reagiert die amorphe Gesteinskörnung mit Alkalien. Es bildet sich ein quellendes Gel, welches Risse erzeugt und aus diesen austreten kann
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4
Q

Parameter, von denen die Ausgleichsfeuchte eines porösen Baustoffes bestimmt wird

A
  • Gesamtanteil der offenen Porosität
  • Porengrößenverteilung
  • Temperatur
  • relative Luftfeuchte
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5
Q

Wodurch sind Gesteinskörnungen mineralogisch gekennzeichnet, die alkaliempfindlich sind?

A

• Sie enthalten amorphe (reaktive) Kieselsäure

➔ beachten: Verwenung von NA-Zementen, nachträglichen Zutritt von Feuchtigkeit verhindern

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6
Q

Sie bauen einen Tunnel in Stuttgart, welcher in Kontakt mit Grundwasser stehen wird. Im Raum Stuttgart weist das Grundwasser einen hohen Sulfatgehalt auf. Nennen zwei Möglichkeiten, um Ihr Bindemittel auf die Beanspruchung auszulegen! Welche betontechnologische Maßnahme können Sie zusätzlich ergreifen?

A
  • Das Rohmehl so zusammensetzen, dass beim Brennen des Klinkers kein oder nur wenig C3Agebildet wird. (Der C3A-Gehalt des Klinkers muss ≤ 3,0 M.-% sein).
  • Klinker durch Hüttensand ersetzen (CEM III/B bzw. CEM III/C).
  • Reduktion des w/z-Werts
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7
Q

Woher bekommen Sie die Information, welche Voraussetzungen die Betonzusammensetzung eines Frischbetons erfüllen muss, dessen Festbeton einem chemischen bzw. physikalischen Angriff ausgesetzt
ist? Was sind Expositionsklassen (Angriffsklassen)?

A
  • Die Informationen erhalten Sie in der EN 206-1 und DIN 1045-2 (ggf. DIN 4030-1).
  • Die Expositionsklassen geben die Art des Angriffs an. Zudem wird die Stärke des Angriffs durch die Umgebung des betrachteten Betonbauteils berücksichtigt.
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8
Q

Frostwiderstand des Festbetons verbessern

A

• Bei der Herstellung von Beton kann Luftporenbildner hinzugefügt werden. Durch die eingefügten Luftporen wird das kapillare Saugen von Wasser im Beton vermindert. Zudem bieten die Luftporen einen Expansionsraum für das gefrierende Wasser.

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9
Q

Es gibt einen Angriff in Abwasserkanälen, welcher die Schadensbilder der beiden Mechanismen des chemischen Angriffs bei Betonen verursachen kann. Nennen Sie diesen Angriff und beschreiben Sie den jeweiligen Mechanismus.

A

• Der Angriff wird durch biogene Schwefelsäure verursacht.
• Sulfat reagiert mit aluminiumhaltigen Zementsteinphasen zu Ettringit. Der Platzbedarf des Ettringits im Festbeton ist hoch, so dass es zu einem treibenden Angriff kommt.
Die Schwefelsäure weist einen niedrigen pH-Wert auf und greift somit die CSH- Phasen an. Das Angriffsprodukt besteht aus löslichen Salzen und Kieselgel.

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10
Q

Angriff der kalklösenden Kohlensäure

A

• Das gelöste CO2 reagiert zunächst mit dem Calciumhydroxid zu Calciumcarbonat. Bei weiterem Angriff der kalklösenden Kohlensäure reagieren zunächst das Calciumcarbonat und später auch die CSH-Phasen zu leicht löslichem Calciumhydrogencarbonat.

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11
Q

Nennen Sie die Porenart, in der die Transportvorgänge überwiegend stattfinden

A

• Kapillarporen

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12
Q

Ursachen eines Betonangriffs
Ursache
Beispiel

A

physikalische

Frost, Erosion

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13
Q

Ursachen eines Betonangriffs
Ursache
Beispiel

A

chemisch

Säuren, austauschfähige Salze, Sulfate

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14
Q

Ursachen eines Betonangriffs
Ursache
Beispiel

biologisch

A

Schwefelwasserstoffkorrosion, Stoffwechselprodukte von Pflanzen und Tieren, die einen chemischen Angriff ausüben können

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15
Q

Kohlendioxid kann gasförmig und in Wasser gelöst Betonschäden verursachen. Erläutern Sie die beiden unterschiedlichen Schadensreaktionen! Welche Expositionsklassen müssen Sie bei dem jeweiligen Fall berücksichtigen. Welcher maximale w/z-Wert sollte jeweils für einen Beton bei der höchsten Expositionsklasse verwendet werden.

A

Das gasförmige CO2 reagiert mit dem bei der Zementhydratation gebildete Calciumhydroxid (Carbonatisierung). Die Alkalität des Betons geht verloren und hiermit verbunden die Passivierung der Bewehrung. Es kann zu einer Bewehrungskorrosion kommen. Indirekter Angriff auf Beton.
XC, w/z = 0,6

In Wasser gelöstes CO2 bildet Kohlensäure. Die Kohlensäure kann einen lösenden Angriff auf Beton ausüben, da wasserunlösliche Calciumverbindungen in wasserlösliche Calciumsalze umgewandelt werden. Direkter Angriff auf Beton.
XA, w/z = 0,45

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16
Q

Stoffe hinsichtlich ihrer Betonschädlichkeit

Salzsäure

A

lösenden Angriff

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17
Q

Stoffe hinsichtlich ihrer Betonschädlichkeit

Chloride

A

keine direkte Betonschädigung

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18
Q

Stoffe hinsichtlich ihrer Betonschädlichkeit

Magnesiumsalz- Lösung

A

lösende Angriff

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19
Q

Stoffe hinsichtlich ihrer Betonschädlichkeit

tierische Fette

A

lösende Angriff

20
Q

Stoffe hinsichtlich ihrer Betonschädlichkeit

biogene Schwefelsäure

A

lösende Angriff

treibenden Angriff

21
Q

Weshab ist ist für Normzemente der Chloridgehalt auf max. 0,1 M.-% begrenzt?

A

• Chloride verursachen eine Bewehrungskorrosion, geringe Chloridmengen können vom Zementstein physikalisch und chemisch gebunden werden, so dass keine Bewehrungskorrosion auftritt

22
Q

Parameter, von denen der Frostwiderstand von Beton beeinflusst wird

A
  • Luftporengehalt
  • Wasserzementwert
  • Art der Gesteinskörnung
  • Betonalter
  • Nachbehandlung
23
Q

Welche besonderen Eigenschaften muss ein Zement haben, wenn die Gesteinskörnung einen hohen Anteil an Opalsand besitzt und der herzustellende Beton für ein Außenbauteil verwendet wird?

A

• Einen niedrigen Gehalt an wirksamen Alkalien (NA-Zement)

24
Q

Definition pH-Wert

A

• der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionen-Konzentration

25
Q

Was ist eine Säure?

A

• eine Lösung welche einen pH-Wert <7 aufweist

➔ z.B. HCI (Salzsäure), H2SO4 (Schwefelsäure), HNO3 (Salpetersäure), H3PO4 (Phosphorsäure)

26
Q

Beschreiben sie einen Beispiel für eine physikalischen Angriff

A

Angriff durch Frost oder Frost-Tausalz

27
Q

Beschreiben Sie den Angriff von sulfatreduzierenden Bakterien in Abwasserkanälen. Welche
Auswirkungen hat dieser Angriff zur Folge?

A

Schwefelwasserstoff (H
2
S) wird von den sulfatreduzierenden Bakterien in Schwefelsäure
umgewandelt. Diese Schwefelsäure hat sowohl einen lösenden als auch einen treibenden
Angriff zur Folge.

28
Q

Sulfatbeständige Bindemittel

A

CEM I mit niedrigen Cklein3A-Gehalt

CEM III/B

29
Q

Gesteinskörung aus Ostdeutschland im Vergleich zum Rheinkies

A

Ostdeutsche Gesteinskörnung kann amorphe (reaktive) Kieselsäure enthalten. Enthält diese
Gesteinskörnung amorphe Kieselsäure, so besteht die Gefahr der Alkali-Silika-Reaktion. Ihm
wäre abzuraten.

30
Q

Grundwasser + Anhydrit (CaSOklein4)

A

Der Anhydrit wird in Gips umgewandelt, was zu einer Volumenzunahme führt. Die Fahrbahn
könnte beschädigt werden.

Zudem könnte sich das Grundwasser mit Sulfat anreichern, was zu einem Sulfatangriff führen
könnte.

31
Q

Transportvorgänge

A

Kapillares Saugen
Oberflächenkräfte in den Poren

Diffusion Konzentrationsunterschied
Permeation Druckunterschied

Osmose
Konzentrationsunterschied bei semipermeablen Schichten
(Verdünnungsbestreben

32
Q

Typische Säuren

A

pH-Wert <7

HCI, HNOklein3

33
Q

Stuttgart 21 muss nicht nur das Sulfat berücksichtigen. An verschiedenen Messstellen wurden auch signifikante Gehalte an kalklösender Kohlensäure gemessen. Welche Maßnahmen sollten Sie bei der Planung des Baus der Außenschale der Tunnel aus Ortbeton berücksichtigen. Nennen Sie drei konkrete Maßnahmen und begründen Sie diese.

A
  • Durch eine geringe Porosität des Bindemittels (w/z-Wert niedrig, gute Nachbehandlung) wird der Angriff abgemindert, da die kalklösende Kohlensäure weniger in die Bindemittelmatrix eindringen kann.
  • Niedrige Zementgehalte reduzieren den Reaktionspartner „Bindemittel“, was ebenfalls eine Minderung des Angriffs bewirkt.
  • Erhöhte Betondeckung wird als Opferschicht verwendet.
  • Es sollten kalkarme Zemente verwendet werden. (CEM III, (CEM I + Flugasche))
  • Lösliche carbonatische Gesteinskörnung kann u. U. im Gegensatz zur inerten quarzitischen Gesteinskörnung den Angriff durch Reaktion mit kalklösender Kohlensäure abmindern.
  • Die Außenschale könnte mit geeigneten Beschichtungssystemen oder einer Abdichtungsfolie vor dem Kontakt mit den Wässern geschützt werden.
34
Q

Ein Planer von Stuttgart 21 fragt Sie um Rat. Ihm wurde Gesteinskörnung aus Ostdeutschland günstig angeboten. Der Preis dieser Gesteinskörnung ist 10 €/t günstiger als der Rheinkies. Soll er dieses Angebot annehmen und den Auftraggeber entlasten? Begründen Sie Ihre Antwort.

A
  • Ostdeutsche Gesteinskörnung kann amorphe (reaktive) Kieselsäure enthalten. Enthält diese Gesteinskörnung amorphe Kieselsäure, so besteht die Gefahr der Alkali-Silika-Reaktion. Ihm wäre abzuraten.
  • (Der Planer könnte ggf. gegenrechnen, ob bei Verwendung von NA-Zementen und/oder der Inhibierung des nachträglichen Zutritts von Feuchtigkeit durch Oberflächenschutzsystemen die Lösung noch wirtschaftlich wäre.)
35
Q
  • Ostdeutsche Gesteinskörnung kann amorphe (reaktive) Kieselsäure enthalten. Enthält diese Gesteinskörnung amorphe Kieselsäure, so besteht die Gefahr der Alkali-Silika-Reaktion. Ihm wäre abzuraten.
  • (Der Planer könnte ggf. gegenrechnen, ob bei Verwendung von NA-Zementen und/oder der Inhibierung des nachträglichen Zutritts von Feuchtigkeit durch Oberflächenschutzsystemen die Lösung noch wirtschaftlich wäre.)
A
  • Der Anhydrit wird in Gips umgewandelt, was zu einer Volumenzunahme führt. Die Fahrbahn könnte beschädigt werden.
  • Zudem könnte sich das Grundwasser mit Sulfat anreichern, was zu einem Sulfatangriff führen könnte.
36
Q

Nennen Sie jeweils zwei Beispiele für einen direkten und einen indirekten Angriff auf Stahlbeton!

A 
•	direkter Angriff:  
o	Sulfatangriff 
o	kalklösende Kohlensäure 
o	Säuren 
o	austauschfähige Salze 
o	Alkali-Kieselsäure-Angriff (AKR) 
o	Erosion

• indirekter Angriff:
o Carbonatisierung
o Chloride
o Frost bzw. Frost-Tausalz

37
Q

Nennen Sie die beiden möglichen Mechanismen eines chemischen Angriffs!

A

• lösender und treibender Angriff

38
Q

Sie bauen einen Abwasserkanal. Bei dem Kanal müssen Sie mit Angriff von biogener Schwefelsäure rechnen. Nennen Sie die 2 Schadensmechanismen, die beim Einwirken von biogener Schwefelsäure auf Beton auftreten und die Ursache für diesen Schaden!

A
  • Lösender Angriff: Säure bildet gut lösliche Reaktionsprodukte
  • Treibender Angriff: Das Sulfat kann Ettringit bilden
39
Q

Bei einem Bauteil wird vermutet, dass ein Alkali-Kieselsäure-Angriff (AKR) vorliegt. Wie sieht normalerweise das Schadensbild eines AKR-Angriffs aus? Beschreiben Sie zudem den Angriffsmechanismus!

A
  • Ein AKR-Angriff zeigt normalerweise eine netzförmige Rissbildung mit dunklen Säumen am Riss.
  • Bei einem AKR-Angriff reagiert die amorphe Gesteinskörnung mit Alkalien. Es bildet sich ein quellendes Gel, welches Risse erzeugt und aus diesen austreten kann.
40
Q

Woher bekommen Sie die Information, welche Voraussetzungen die Betonzusammensetzung eines Frischbetons erfüllen muss, dessen Festbeton einem chemischen bzw. physikalischen Angriff ausgesetzt ist? Was sind Expositionsklassen (Angriffsklassen)?

A
  • Die Informationen erhalten Sie in der EN 206-1 und DIN 1045-2 (ggf. DIN 4030-1).
  • Die Expositionsklassen geben die Art des Angriffs an. Zudem wird die Stärke des Angriffs durch die Umgebung des betrachteten Betonbauteils berücksichtigt.
41
Q

Welche Maßnahme kann bei der Herstellung von Beton für bestimmte Expositionsklassen ergriffen werden, um den Frostwiderstand des Festbetons zu verbessern? Beschreiben Sie, warum diese Maßnahme den Frostwiderstand erhöht.

A

• Bei der Herstellung von Beton kann Luftporenbildner hinzugefügt werden. Durch die eingefügten Luftporen wird das kapillare Saugen von Wasser im Beton vermindert. Zudem bieten die Luftporen einen Expansionsraum für das gefrierende Wasser.

42
Q

Definieren Sie den pH-Wert!

A

• Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Wasserstoffionen-Konzentration

43
Q

Was ist eine Säure? Nennen Sie zwei typische Säuren!

A
  • Eine Säure ist eine Lösung, welche einen pH-Wert < 7 aufweist
  • HCI, H2SO4, HNO3, H3PO4, CH3COOH
44
Q

Wie können Sie Ihre Betonmischung gegen den Angriff von kalklösender Kohlensäure auslegen? Nennen Sie genau drei mögliche Maßnahmen, die Sie ergreifen sollten.

A

Wie können Sie Ihre Betonmischung gegen den Angriff von kalklösender Kohlensäure auslegen? Nennen Sie genau drei mögliche Maßnahmen, die Sie ergreifen sollten.

45
Q

Die Carbonatisierung bei Bauwerken aus Stahlbeton wird als indirekter Angriff eingestuft. Begründen Sie diese Einstufung. Was passiert bei der Carbonatisierung von Stahlbeton?

A

• Der Angriff wird als indirekter Angriff eingestuft, da der Beton selbst nicht geschädigt wird. Durch die Carbonatisierung des Portlandits sinkt der pH-Wert im Beton. Sinkt der pH-Wert unter pH = 9, so wird die Passivschicht um die Stahlbewehrung instabil und die Bewehrung kann rosten, was zu Rissen und Abplatzungen führen kann.

Baustoffkunde 2 (31 decks)

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