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BWI – BetonWerk International – 3 | 2010 www.cpi-worldwide.com 116 BETONWAREN / BETONWERKSTEIN Karl-Uwe Voss, Materialprüfungs- und Versuchsanstalt Neuwied, Deutschland Ausblühungen auf Flächenbefestigungen aus Beton Carbonathaltige Ausblühungen Ausblühungen auf Flächenbefestigungen aus Beton (siehe Abb. 1) bestehen üblicher- weise in erster Linie aus Calciumcarbonaten. Carbonatausblühungen entstehen bei ze- mentgebundenen Baustoffen, wenn wasser- lösliches Ca 2 + im Beton gelöst und zur Bauteiloberfläche transportiert wird. Hier verdunstet das Wasser, wodurch Kalkhy- drat abgelagert wird und mit dem Kohlen- dioxyd der Luft unter Bildung von weißem schwerlöslichem Calciumcarbonat abrea- giert (siehe auch Abb. 2). Ca(OH) 2 + CO 2 CaCO 3 + H 2 O Kalkhydrat entsteht immer bei der Hydra- tation zementgebundener Baustoffe. Die Entstehung von Kalkausscheidungen ist bei Flächenbefestigungen aus Beton aus die- sem Grunde nicht sicher zu vermeiden. Aus- blühungen in geringer Menge sind dem- nach als baustofftypisch einzustufen und stellen keinen Beanstandungsgrund dar. Anders sieht dies bei der gutachterlichen Bewertung von Flächenbefestigungen mit massiven Carbonatausblühungen aus, wie diese in Abb. 3 dargestellt sind. Derartige Ausblühungen sind für den Ab- nehmer nicht akzeptabel und müssen besei- tigt werden. Diese Steine können gereinigt oder ausgetauscht werden. Hierauf wird später in diesem Beitrag noch eingegangen. Produktionstechnische Vermeidung von Ausblühungen Die chemischen Reaktionen bei der Ent- stehung von Ausblühungen sind seit langem bekannt. Demnach sollte man annehmen, dass mittlerweile auch Wege gefunden worden sind, wie die Entstehung von Aus- blühungen zielsicher vermieden werden kann. Dem ist jedoch bislang nicht so. Allerdings gibt es sowohl in der Produktion als auch bei der Verlegung von Flächen- befestigungen Punkte, die beachtet werden müssen, um das Ausmaß der Entstehung von Ausblühungen im üblichen (baustoffty- pischen) Rahmen zu halten. Bei diesen Maßnahmen muss unterschieden werden, um welche Art von Ausblühung es sich han- delt: · Primärausblühungen, die während der Herstellung bzw. frühen Erhärtung in der Härtekammer entstehen; · Sekundärausblühungen, die während der Lagerung der Steine entstehen; · Tertiärausblühungen, die nach der Verlegung der Steine entstehen. In Abhängigkeit vom Entstehungsmechanis- mus (Primär-, Sekundär- oder Tertiäraus- blühungen) ist zwischen den nachfolgen- den produktionstechnischen Maßnahmen zur Reduzierung der Ausblühungen zu unterscheiden: · Steigerung der Dichtheit des Beton- gefüges (Tertiärausblühungen) bzw. · Vermeidung von Wasser, welches auf den Betonwaren aufsteht (Primär- und Sekundärausblühungen). Allgemein anwendbare Patentrezepte zur Reduzierung der Ausblühneigung sind bis heute nicht bekannt. Einfluss einer wasserundurchlässigen Bettung auf die Entstehung von Ausblühungen Im Rahmen der sachgerechten Herstellung von Flächenbefestigungen ist es erforder- lich, sämtliche Tragschichten sowie die Bettung wasserdurchlässig zu konzipieren oder planerische Maßnahmen zur Ab- leitung des in die Konstruktion eindringen- den Wassers zu ergreifen. Tragschichten werden i. d. R. als wasser- durchlässig bezeichnet, wenn diese einen kf-Wert von > 10-5 m/s aufweisen. Wenn Tragschichten keine ausreichende Wasser- durchlässigkeit besitzen, ist die Anordnung von Sickeranlagen vorzusehen. Weist die Tragschicht oder die Bettung keine ausreichende Wasserdurchlässigkeit auf, nimmt die Tendenz zur Entstehung von Ausblühungen drastisch zu. So führt eine zu geringe Wasserdurchlässigkeit der Kon- struktion dazu, dass die verlegten Flächen- befestigungen aus Beton bei starkem Regen lange „mit den Füßen im Wasser stehen“. Die Austrocknung der Konstruktion erfolgt dann über die Fugen oder auch durch die Pflastersteine zur Betonoberfläche hin, wobei die im Betoninneren enthaltenen Kalkhydrate gelöst und zur Steinoberfläche transportiert werden. Verfärbungen auf Flächenbefestigungen aus Beton Materialprüfungs- und Versuchsanstalt Neuwied, 56564 Neuwied, Deutschland Immer wieder werden Verfärbungen (punktuelle oder flächige) auf zementgebundenen Baustoffen seitens der Bauherren beanstandet. Ursächlich hierfür sind u. a. Ausblühungen, Braunverfärbungen, Rüttelflecken oder andere. In diesem Beitrag werden entsprechende Scha- densbilder und deren Ursachen vorgestellt. Abb. 1: Baustofftypische Carbonatausblühungen Abb. 3: Massive Carbonatausblühungen Abb. 2: Entstehungsprozess von Carbonatausblühungen

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BETONWAREN / BETONWERKSTEIN

Karl-Uwe Voss, Materialprüfungs- undVersuchsanstalt Neuwied, Deutschland

Ausblühungen auf Flächenbefestigungenaus Beton

Carbonathaltige AusblühungenAusblühungen auf Flächenbefestigungenaus Beton (siehe Abb. 1) bestehen üblicher -weise in erster Linie aus Calciumcarbo na ten.

Carbonatausblühungen entstehen bei ze -ment gebundenen Baustoffen, wenn wasser-lösliches Ca2+ im Beton gelöst und zurBauteiloberfläche transportiert wird. Hierverdunstet das Wasser, wodurch Kalkhy -drat abgelagert wird und mit dem Kohlen -dioxyd der Luft unter Bildung von weißemschwerlöslichem Calciumcarbonat abrea-giert (siehe auch Abb. 2).

Ca(OH)2 + CO2 � CaCO3 � + H2O

Kalkhydrat entsteht immer bei der Hydra -tation zementgebundener Baustoffe. DieEntstehung von Kalkausscheidungen ist beiFlächenbefestigungen aus Beton aus die-sem Grunde nicht sicher zu vermeiden. Aus -blühungen in geringer Menge sind dem-nach als baustofftypisch einzustufen undstellen keinen Beanstandungsgrund dar.

Anders sieht dies bei der gutachterlichenBewertung von Flächenbefestigungen mitmassiven Carbonatausblühungen aus, wiediese in Abb. 3 dargestellt sind.

Derartige Ausblühungen sind für den Ab -nehmer nicht akzeptabel und müssen besei-tigt werden. Diese Steine können gereinigtoder ausgetauscht werden. Hierauf wirdspäter in diesem Beitrag noch eingegangen.

Produktionstechnische Vermeidungvon AusblühungenDie chemischen Reaktionen bei der Ent -stehung von Ausblühungen sind seit langembekannt. Demnach sollte man annehmen,dass mittlerweile auch Wege gefundenworden sind, wie die Entstehung von Aus -blühungen zielsicher vermieden werdenkann. Dem ist jedoch bislang nicht so.

Allerdings gibt es sowohl in der Produktionals auch bei der Verlegung von Flächen -befestigungen Punkte, die beachtet werdenmüssen, um das Ausmaß der Entstehungvon Ausblühungen im üblichen (baustoffty-pischen) Rahmen zu halten. Bei diesenMaß nahmen muss unterschieden werden,

um welche Art von Ausblühung es sich han-delt:· Primärausblühungen, die während der

Herstellung bzw. frühen Erhärtung inder Härtekammer entstehen;

· Sekundärausblühungen, die währendder Lagerung der Steine entstehen;

· Tertiärausblühungen, die nach derVerlegung der Steine entstehen.

In Abhängigkeit vom Entstehungsmecha nis -mus (Primär-, Sekundär- oder Tertiäraus -blühungen) ist zwischen den nachfolgen-den produktionstechnischen Maßnahmenzur Reduzierung der Ausblühungen zuunter scheiden:· Steigerung der Dichtheit des Beton -

gefüges (Tertiärausblühungen) bzw.· Vermeidung von Wasser, welches auf

den Betonwaren aufsteht (Primär- undSekundärausblühungen).

Allgemein anwendbare Patentrezepte zurReduzierung der Ausblühneigung sind bisheute nicht bekannt.

Einfluss einer wasserundurchlässigenBettung auf die Entstehung vonAusblühungenIm Rahmen der sachgerechten Herstellungvon Flächenbefestigungen ist es erforder-lich, sämtliche Tragschichten sowie dieBettung wasserdurchlässig zu konzipierenoder planerische Maßnahmen zur Ab -leitung des in die Konstruktion eindringen-den Wassers zu ergreifen.Tragschichten werden i. d. R. als wasser-durchlässig bezeichnet, wenn diese einenkf-Wert von > 10-5 m/s aufweisen. WennTragschichten keine ausreichende Wasser -durchlässigkeit besitzen, ist die Anordnungvon Sickeranlagen vorzusehen.Weist die Tragschicht oder die Bettungkeine ausreichende Wasserdurchlässigkeitauf, nimmt die Tendenz zur Entstehung vonAusblühungen drastisch zu. So führt eine zugeringe Wasserdurchlässigkeit der Kon -struk tion dazu, dass die verlegten Flächen -befestigungen aus Beton bei starkem Regenlange „mit den Füßen im Wasser stehen“.Die Austrocknung der Konstruktion erfolgtdann über die Fugen oder auch durch diePflastersteine zur Betonoberfläche hin,wobei die im Betoninneren enthaltenenKalk hydrate gelöst und zur Steinoberflächetransportiert werden.

Verfärbungen auf Flächenbefestigungen aus BetonMaterialprüfungs- und Versuchsanstalt Neuwied, 56564 Neuwied, Deutschland

Immer wieder werden Verfärbungen (punktuelle oder flächige) auf zementgebundenen Baustoffen seitens der Bauherren beanstandet.Ursächlich hierfür sind u. a. Ausblühungen, Braunverfärbungen, Rüttelflecken oder andere. In diesem Beitrag werden entsprechende Scha -dens bilder und deren Ursachen vorgestellt.

Abb. 1: BaustofftypischeCarbonatausblühungen

Abb. 3: Massive Carbonatausblühungen

Abb. 2: Entstehungsprozess vonCarbonatausblühungen

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Sanierung von Flächenbefestigungenmit Ausblühungen Ausblühungen auf zementgebundenen Bau -stoffen sind, wie bereits erwähnt, nicht ziel-sicher zu vermeiden.

Treten Ausblühungen auf, so verschwindendiese auf Basis üblicher Erfahrungen unterunseren klimatischen Verhältnissen i. d. R.innerhalb von ca. 2 bis 3 Jahren von selbstwieder.

Handelt es sich um massivere Ausblü hun -gen, dass diese seitens des Abnehmersnicht akzeptiert werden müssen, so könnendiese z. B. durch Absäuern gereinigt wer-den (siehe Abb. 4).

Hierbei ist zu berücksichtigen, dass dasAbsäuern der Ausblühungen gleichzeitigauch die Gefahr der Entstehung neuerAusblühungen erhöht. Darüber hinaus wirddie Rauigkeit der Steinoberfläche durch dieSäurebehandlung erhöht, so dass die Reini -gungsfähigkeit der Fläche häufig sinkt. Eine schonendere Reinigungsmethode stelltdas trockene Abbürsten der Steine oderdas sog. Niederdruckrotationsstrahlen (sog.„Josen“) dar. Aufgrund des erhöhtenAufwandes dieses Reinigungsverfahrenswird hiervon aber häufig Abstand genom-men.Erst wenn sich zeigt, dass die o. g. Ver -fahren nicht zum Erfolg führen, müssen ent-sprechende Steine bzw. Flächen ausge-tauscht werden.

Andere AusblühungenNeben Kalkausblühungen wurden in derjüngeren Vergangenheit in zunehmendemMaße auch alkalisulfathaltige Ausblühun -gen auf Flächenbefestigungen aus Betonvorgefunden. Diese treten häufig in Verbin -dung mit geringen Mengen an Calcit auf. Alkalisulfate zeichnen sich durch eine sehrgroße Wasserlöslichkeit aus, was die Trans -portfähigkeit über die Kapillarporen erhöht.Aufgrund der hohen Wasserlöslichkeit derAlkalisulfate müssen diese mittels trockenerVerfahren beseitigt werden, da ansonstenein deutlich erhöhtes Risiko dafür besteht,dass die Sulfate wieder in die Steine einge-tragen werden. Dies kann zu einer erneuten

Dr. Karl-Uwe Voß (1966), 1985 – 1992Chemiestudium und Promotion an der West -fälischen Wilhems-Universität, Münster;1992 – 1997 Sachbearbeiter und stellvertre-tender Prüfstellenleiter beim ZEMLABOR,Beckum; 1998 – 2000 technischer Geschäfts -

führer der Duisburger Bundesüberwachungsverbände und desBaustoffüberwachungsvereins Nordrhein-Westfalen; 2000 –2002 Prüfstellenleiter beim ZEMLABOR; seit 2002 Geschäfts -führer und Institutsleiter der Materialprüfungs- und Versuchs -anstalt Neuwied; seit 2005 von der IHK Koblenz als Sachver -ständiger für Analyse zementgebundener Baustoffe öffentlichbestellt und vereidigt.

[email protected]

Abb. 4: Absäuern von Ausblühungen Abb. 5: Braunverfärbungen auf Betonen

Abgesäuerte Fläche

TECHNO SPLIT s.r.l.Via Barricata, 12/B

38050 OSPEDALETTO (TN)Tel. +39 0461 770027Fax +39 0461 770026

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Entstehung von Ausblühungen, und ggf.auch zu chemischen Treibreaktionen führen.

Aus dem o. g. Grunde sind die Steine· trocken abzubürsten oder· mittels des sog. Niederdruckrotations -

strahlen (sog. „Josen“) zu behandeln.

Gelbbraunverfärbungen aufFlächenbefestigungen aus Beton

Flächige Braunverfärbungen Im letzten Jahrzehnt zeigten sich regelmä-ßig Beanstandungen aufgrund flächigerBraunverfärbungen auf zementgebundenenBaustoffen (siehe Abb. 5).

Quelle der mobilisierbarenEisenverbindungen Als sich die ersten Schäden durch Braun -verfärbungen an Betonen und Pflaster -steinen zeigten, wurden umfangreicheUnter suchungen zur Klärung der Ursachedieser Schäden durchgeführt. Hierbei zeig-te sich, dass unter reduzierenden Bedingun -gen hergestellte Zemente deutlich erhöhteGehalte an Eisen(II)-Verbindungen aufwie-sen und genau diese Zemente eine deutlichgrößere Tendenz zur Ausbildung vonBraun verfärbungen aufwiesen. Erklärtwurde dies mit der höheren Mobilisier -barkeit dieser Eisen(II)-Verbindungen imVergleich zu den Eisen(III)-Verbindungen imalkalischen Betonmillieu.

Zur Abschätzung des Risikos für die Ent -stehung von Braunverfärbungen aufgrunderhöhter Eisen(II)-Gehalte im Zement wurdeder sog. Magotteaux-Test entwickelt. Mittle r-weile hat sich im Rahmen einer Vielzahl vonUntersuchungen jedoch gezeigt, dass die-ses Verfahren nur begrenzt aussagekräftigeErgebnisse zur Einschätzung des Braun ver -färbungsrisikos von Zementen liefert, wes-halb die Untersuchungsmethodik (z. B. vomVDZ in Düsseldorf) überarbeitet worden ist.Seit diesen ersten Schäden scheint sich dieMeinung festgesetzt zu haben, dass aus-schließlich der Zement (ggf. in Verbindungmit deren mobilisierenden Mahlhilfsmitteln)ursächlich für die Entstehung von flächigenBraunverfärbungen ist. Diese Meinung hältsich hartnäckig im Markt, obwohl weiterge-hende Untersuchungen zeigten, dass auchandere Ausgangsstoffe mobilisierbare Eisen-anteile enthalten können. Auch diese kön-nen, wenn sie einmal mobilisiert wordensind, zur Entstehung von Braunverfärbun -gen führen.

So wurden im Rahmen von Schadensfällenaus der jüngeren Zeit auffällige Gesteins -körnungen auf deren Eisen(II)-Gehalteunter sucht. Hierbei zeigte sich, dass diese

Gesteinskörnungen teilweise mehrere M.-%an Eisen(II)-Verbindungen enthielten undsomit auch als Quelle für Eisen(II)-Ver -bindungen in Frage kommen. Weiter füh -rende mikroskopische Untersuchungen lie-ferten darüber hinaus deutliche Hinweisedarauf, dass zersetzliche, eisenhaltigeGesteinskörnungen maßgeblich an derEntstehung von Braunverfärbungen aufFlächenbefestigungen aus Beton beteiligtsind. In diesen Fällen wurde i. d. R. naheder Oberfläche eine rötliche Auskleidungder Porenwände festgestellt (siehe Abb. 6).

Bei speziellen Beleuchtungseinstellungenwird aufgrund einer beige bräunlichenFärbung deutlich, dass die genannten rötli-chen Porenwandauskleidungen mit derBildung von sekundären Carbonaten inVerbindung stehen (siehe Abb. 7).

Als Quelle der beschriebenen Verfär bun -gen wurden Pyrrhotine als Bestandteil derverwendeten Gesteinskörnungen vorgefun-den (siehe Abb. 8 und 9).Bei dem Mineral Pyrrhotin handelt es sichwie bei Pyrit um ein Eisensulfid, welches inGegenwart von Wasser und Sauerstoffletzt endlich zu Eisenoxiden/-hydroxid(Rost) reagiert. Pyrrhotin ist unter dem Ein -fluss von Wasser und Sauerstoff noch weni-

ger stabil als das bekannte Eisensulfid -mineral Pyrit. Bei der zuvor genanntenReak tion des Pyrrhotin entstehen wässrigeeisenhaltige Lösungen, welche kapillar inRichtung zur Verdunstungszone hin trans-portiert werden können.Neben dem Pyrrhotin kommen auch ande-re zersetzliche, eisenhaltige Bestandteilewie z. B. Pyrit als Quelle für diese mobili-sierbaren Eisenverbindungen in Frage.Bei Schäden, welche im Zusammenhangmit mobilisierbaren Eisenanteilen in den ver-wendeten Gesteinskörnungen stehen,wurde teilweise eine vollständige Füllungder Zementsteinporen mit Eisenoxid/-hydro-xid vorgefunden. Die Porenfüllungen er -scheinen schwarz bis leicht rot durchschei-nend (rote Pfeile in Abb. 10). Dieser Befundweist darauf hin, dass eisenhaltige Verbin -dungen zuerst mobilisiert und anschließendnach einem Transportprozess in den Porenwieder ausgeschieden wurden.

Abb. 6: Braunverfärbungen auf Betonen

Abb. 8 + 9: Pyrrhotin

Abb. 7: In Carbonate eingebundeneBraunverfärbungen

Abb. 10: Annähernd vollständige Füllungder Poren mit Eisenoxid/hydroxid

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Weitere Einflüsse auf Braunverfärbungendurch mobilisierbares EisenIn der Praxis ist häufig festzustellen, dass in unterschiedlichen Wer -ken mit denselben Ausgangsstoffen hergestellte Bauteile aus Betoneinmal Braunverfärbungen zeigen und einmal nicht. Weiterhin fälltauf, dass die Braunverfärbungen häufig bevorzugt in der kalten undfeuchten Jahreszeit entstehen. Diese Punkte belegen, dass die Ent -stehung der Braunverfärbungen nicht ausschließlich darauf zurück-zuführen ist, dass die Ausgangsstoffe erhöhte Eisen(II)-Gehalte auf-weisen. Vielmehr zeigen die Erfahrungen eindeutig, dass auch dieProduktionsbedingungen einen wesentlichen Einfluss auf die Ent -stehung von Braunverfärbungen haben.Dieser Befund ist leicht zu verstehen, wenn man sich vergegenwär-tigt, dass lösliche Eisenverbindungen (aus dem Vorsatz oder ggf.sogar aus dem Kernbeton) zur Bauteiloberfläche transportiert wer-den und sich hier beim Verdunsten des Kapillarwassers nieder-schlagen. Aufgrund dieses Transportprozesses treten diese flächi-gen Braunverfärbungen auf zementgebundenen Baustoffen immergemeinsam mit mehr oder minder großen Mengen an carbonathal-tigen Ausblühungen auf. Somit wird klar, dass für die Entstehung vonflächigen, mobilisierungsbedingten Braunverfärbungen mehrereVoraussetzungen erfüllt sein müssen:· mobilisierbare Einsenanteile, die aus dem Zement,

aber auch aus anderen Ausgangsstoffen stammen können und· ausblühungsfördernde Umgebungsbedingungen.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Entstehung von Braun -verfärbungen i. d. R. nicht nur auf eine einzelne Ursache zurückzu-führen ist. Somit muss neben einer Quelle für mobilisierbares Eisenauch ein Transportprozess vorliegen, über den das mobilisierteEisen auch zur Betonoberfläche transportiert wird.

Fein verteilte eisenhaltige Bestandteile der Gesteinskörnung Neben den zuvor erwähnten mobilisierbaren Eisenverbindungenkönnen auch fein verteilte, nicht mobilisierbare eisenhaltigeBestandteile ursächlich für Braunverfärbungen sein. DieseVerfärbungen (siehe auch Abb. 11) treten verstärkt auf, wenn dieBetonwaren verhältnismäßig feucht produziert werden und somitproduktionsbedingte Schlämmeschichten auf den Betonwaren auf-sitzen.Im Rahmen von mikroskopischen Untersuchungen wurden nicht mo -bi lisierbare eisenhaltige Bestandteile fein verteilt im Zementstein vor-gefunden (im vorliegenden Fall handelte es sich um hämatithaltigeVerbindungen):

Abb. 11: Braunverfärbungen aufgrund fein verteilter eisenhaltigerBestandteile

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· dunkelrot gefärbteHämatitimprägnationen in derKontaktzone zwischen derGesteinskörnung und dem Zementstein(siehe rote Pfeile in Abb. 12) und

· Hämatitablagerungen aufQuarzitkörnern(siehe grüne Pfeile in Abb. 12).

Bei der Bewertung dieser Hämatitimpräg -nationen ist besonders zu beachten, dassHämatit unter den Umgebungsbe dingun -gen in einem Beton verhältnismäßig stabilist. Eine Mobilisierung von Eisenanteilenaus dem Hämatit ist aus diesem Grundeauch nicht wahrscheinlich. Somit ist festzu-stellen, dass bei dem o. g. Schadens pro -zess abweichend von den typischen, trans-portbedingten Verfärbungsursachen (sieheoben) keine Vermischung der Braunver -färbungen mit Calciumcarbonataus blü -hungen vorliegt. Dies lässt den Schluss zu,dass in diesen Fällen kein Transport mobili-sierbarer Eisenanteile zur Betonoberflächeursächlich für die Verfärbungen ist.

Auf Basis der Untersuchungsergebnisse istbei diesen Schäden festzustellen, dass dieBraunverfärbungen i. d. R. an die produk -tionsbedingte Schlämmeschicht gekoppeltsind. Unter Berücksichtigung der mikrosko-pischen Untersuchungen ist anzunehmen,dass die farbgebenden Eisenanteile ver-mutlich als Bestandteile der feinen Ge steins -körnungen im sehr frühen Stadium (vermut-lich im Rahmen des Mischprozesses) in derMischung verteilt worden sind.

Punktuelle Braunverfärbungen undBeton ab platzungen durch pyrithaltigeund andere zersetzliche eisenhaltigeGesteinskörnungenIm Gegensatz zu den zuvor beschriebenenflächigen, mobilisierungsbedingten Braun -ver färbungen stehen die punktförmigenBraunverfärbungen nicht mit der Entstehung

von Ausblühungen bzw. der Absetzung vonSchlämmeschichten in Verbindung. Ursäch -lich sind diese Braunverfärbungen vielmehrauf die Verwendung zersetzlicher, eisenhal-tiger Gesteinskörnungen (u. a. Pyrite)zurückzuführen (siehe Abb. 13 und 14).

In diesem Zusammenhang ist erwähnens-wert, dass bei der Oxidation zersetzlicher,eisenhaltiger Bestandteile nicht sofortBraunverfärbungen entstehen. In einigenSchadensfällen ist die Reaktion der eisen-haltigen Gesteinskörnungen noch nicht biszum Endprodukt der Reaktion fortgeschrit-ten. In diesen Fällen werden grünlich-schwarze Gesteinskörner unterhalb vonBetonabplatzungen vorgefunden, die sichdeutlich von den als Endprodukt entstehen-den Eisenoxiden unterscheiden (Abb. 15).

Mikroskopische und röntgenographischeUntersuchungen ermöglichen jedoch eineschnelle Ursachenfeststellung (Abb. 16),unabhängig davon, ob das Endproduktoder ein Zwischenprodukt der Oxidations -reaktion der zersetzlichen, eisenhaltigenBestandteile vorliegt.Die Untersuchung derartiger Schadensfällein der Vergangenheit zeigte, dass dieKorrosion der im Beton enthaltenen zersetz-lichen eisenhaltigen Gesteinskörnungen beihohen pH-Werten zum Erliegen kommt.Dies wird durch die Schadensbilder belegt,bei welchen die Schädigung der betroffe-nen erzhaltigen Gesteinskörner konzen-trisch vom Reaktionsherd aus nach außenverlaufend abnimmt (siehe Abb. 17 und18). Hat die Korrosionsreaktion in derGesteinskörnung einmal begonnen, so wirdder pH-Wert im Innern der zersetzlichenGesteinskörnung durch Bildung von Schwe -felsäure abgesenkt, woraufhin sich dieReaktion deutlich beschleunigt.

Auch in der Literatur finden sich entspre-chende Hinweise. Hier wird ausgeführt,dass Pyrite und Arsenopyrite bei höherenpH-Werten dünne Schichten mit oxidiertenBestandteilen ausbilden. Diese Schichtenstellen einen guten Schutz gegen die weite-re Oxidation dar (vergleichbar zu denOxidationsschutzschichten, die sich beihohen pH-Werten auf dem Bewehrungs -stahl von Stahlbetonbauteilen bilden).

Abb. 12: Hämatitimprägnationen in derKontaktzone zwischen der Gesteinskörnungund dem Zementstein

Abb. 13: Braunverfärbungen aufgrund zer- setzlicher, eisenhaltiger Gesteinskörnungen

Abb. 14: Braunverfärbungen aufgrund zer-setzlicher, eisenhaltiger Gesteinskörnungen Abb. 16: Röntgenbeugungsanalyse einer

zersetzlichen, eisenhaltiger Gesteinskörnung

Abb. 17: Mikroskopische Aufnahme zer-setzlicher, eisenhaltiger Gesteinskörnungen

Abb. 15: Zwischenprodukt der Oxidationpyrithaltiger Gesteinskörnungen

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Neben anderen Fragen haben die Sach -verständigen bei der Bearbeitung derarti-ger Schäden i. d. R. auch die Frage zubeantworten, wer für den Schaden verant-wortlich ist und somit den Schaden zu be -zahlen hat. Die Produzenten der Ge -steinskörnungen verweisen in diesem Falleüblicherweise darauf, dass es sich beiGesteinskörnungen um natürliche Produktehandelt, bei denen nicht sicher auszuschlie-ßen ist, dass diese auch eisenhaltigeAnteile enthalten.Aus diesem Grunde sollten Planer vonObjekte aus Sichtbetonbauteilen, dieLieferanten im Rahmen der Bestellung spe-ziell darauf hinweisen, dass bei diesenFlächen erhöhte Anforderungen an dieBetonoberfläche bestehen und die Verwen -dung zersetzlicher Gesteinskörnungen aus-geschlossen werden muss. Ist dies nichtmöglich, so muss der Bauherr darüber infor-miert werden, dass die Entstehung von Ab -platzungen und Verfärbungen nicht sicherauszuschließen sind. In Regionen, in denen bekannt ist, dasspyrithaltige Bestandteile in den Ge win -nungs stätten vorkommen (siehe Abb. 19),trägt der Produzent der Gesteinskörnungeine deutliche Mitverantwortung, wenn er –trotz der Kenntnis dieser Tatsache – seineAbnehmer nicht darüber informiert, dassdie Gesteinskörnung zur Herstellung vonVorsatzbetonen oder anderen Sichtflächen(Industrieböden) nicht geeignet ist.

Verfärbungen durch Verwendungeisenhaltiger FugensandeGelbbräunliche Verfärbungen (Abb. 20)auf Flächenbefestigungen aus Beton kön-nen unter ungünstigen Bedingungen ihreUrsache auch in der Verwendung eisenhal-tiger Fugensande haben.

Wenn der Fugensand über lange Zeit -räume auf der Fläche verbleibt, könneneisen haltige Feinanteile bei Regen aus demFugensand gelöst werden und sich auf derPflasterfläche (zum Teil gemeinsam mit denKalkhydraten) abscheiden, wodurch Gelb -braun verfärbungen entstehen.Daneben können Gelbbraunverfärbungendadurch verursacht werden, dass sichFeinst teile der Fugensande mechanisch inder Steinoberfläche verkrallen und ggf.durch zusätzliche Carbonatisierungseffektein der Steinoberfläche eingebunden wer-den.

Reinigung braun verfärbter ProdukteDie Reinigung braun verfärbter Produktedurch ein einfaches Abfegen oder einWasserstrahlen der Fläche führt häufignicht zu einer befriedigenden Beseitigungdieser Verfärbungen. Vielmehr sind starkverfärbte Produkte i. d. R. auszutauschen.

Rüttelflecken

Verfärbungen in der Oberfläche vonFlächen befestigungen aus Beton können

auch durch das Einrütteln von Materialien(siehe Abb. 21) bei der Verlegung derFlächenbefestigungen verursacht werden.Hier kommen folgende Fälle in Betracht:· Einrütteln von Fremdstoffen in die

Stein oberfläche (bei nicht ausreichendsauberer Pflasterfläche beim Abrütteln)oder

· Zermürben von Anteilen der Flächen -befestigungen aus Beton (Arbeiten ohnePlattengleitvorrichtung oder Rütteln mitzu hoher Rüttelenergie).

Zur Reduzierung der Gefahr von Rüttel -flecken ist überschüssiges Fugenmaterialvor dem Abrütteln vollständig abzukehren.Nach dem Abrütteln sind die Fugen dannggf. nochmals zu füllen. Vor dem Abrüttelnist auch dem Gewicht des Flächenrüttlersund der Verwendung von Plattengleitvor -richtungen besondere Beachtung zu schen-ken, um die Gefahr der Entstehung vonRüttelschäden an den Pflastersteinen zureduzieren.

Beeinträchtigung der Gebrauchs -tauglichkeit aufgrund von Ausblühungenbzw. Verfärbungen

Eine Beeinträchtigung der Gebrauchs taug -lichkeit von Flächenbefestigungen ausBeton liegt aufgrund von Ausblühungenund Verfärbungen normalerweise nicht vor.Auch ist eine Einschränkung der Nor -menkonformität von Flächenbefestigungenaus Beton aufgrund von Ausblühungen übli-cherweise nicht gegeben.

Abb. 19: Vorkommen mit zersetzlichen,eisenhaltigen Gesteinskörnungen

Abb. 20: Gelbverfärbungen

Abb. 18: Schichtartiges Abwittern zer setz -licher, eisenhaltiger Gesteinskörnungen

Abb. 21: Rüttelflecken

Materialprüfungs- und Versuchsanstalt Neuwied Sandkauler Weg 1 56564 Neuwied, Deutschland T +49 2631 39930 F +49 2631 [email protected]

WEITERE INFORMATIONEN

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