Unter den meisten Bedingungen sind zementgebundene Baustoffe in Trinkwasser beständig. Sehr weiches bzw. kalkarmes Wasser kann jedoch die Dauerhaftigkeit von Betonoberflächen beeinträchtigen. Auslaugungsprozesse zwischen Werkstoff und Wasser führen langfristig zur Aufweichung der Oberfläche und der einhergehende Alkalitätsverlust kann bei unzureichender Betondeckung zur Korrosion der Bewehrung führen. Im Rahmen eines DVGW‐geförderten Forschungsprojekts wurden Betonoberflächen einer mehrmonatigen Auslaugungsbeanspruchung in kalkfreiem Wasser ausgesetzt und die oberflächliche Veränderung der Proben anhand verschiedener materialtechnischer Parameter verfolgt. Die Ergebnisse erlauben direkte Rückschlüsse auf den Schädigungsmechanismus, die Auslaugungsgeschwindigkeit sowie das Schädigungsprofil. Die Ergebnisse werden mit Bezug zu den maßgeblichen Einflussparametern der verschieden porösen Betonoberflächen auf ihren Auslaugungswiderstand sowie die Bedeutung für die Dauerhaftigkeit von Betonoberflächen in Trinkwasserbehältern diskutiert.
Der dauerhafte Kontakt zwischen Beton und Trinkwasser wird i. Allg. als unkritisch für Betonoberflächen angesehen. Im Falle besonders kalkarmer Wässer kann jedoch ein kombinierter Lösungs-/Diffusionsprozess [1-4] stattfinden, der Betonoberflächen empfindlich schädigen kann. Bei dem als Auslaugung oder hydrolytische Korrosion bezeichneten Prozess finden drei aufeinanderfolgende Prozesse statt [5]: (A) Zunächst wird das Portlandit im Zementstein aufgelöst. (B) In einem zweiten Schritt wird Calcium aus den festigkeitsbildenden Calcium-Silikat-Hydratphasen (CSH) des Zementsteins herausgelöst und dieser "calciumverarmt". (C) Zuletzt wird der Zementstein gänzlich zersetzt und es verbleibt ein weiches Hydroxidgel auf der Oberfläche [4], das ohne größere mechanische Einwirkung abgetragen werden kann [5]. Diese Auslaugungsprozesse sind alle drei von einem Anstieg der Materialporosität begleitet [6]. Durch den Abbau von Portlandit entsteht zusätzlicher Porenraum bei einem Porendurchmesser um 10 nm [7] sowie aufgrund der Calciumverarmung der CSH-Phasen bei größeren Porendurch-Keywords concrete; durability; leaching; drinking water; X TWB ; deionized water; cement stone, single-sided 1 H nuclear magnetic resonance
Die Messung erfolgte als sog. Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG)-Sequenz [1, 2] mit den in Tab. 1 gezeigten Parametern. Weitergehende Informationen hierzu sind [3, 4] zu entnehmen. Die Dauer eines auf diese Weise gemessenen Profils mit einer Tiefenauflösung von 200 mm und einer max. Messtiefe von 2 mm beträgt etwa 50 min. Vereinzelt wurden auch länger dauernde Profile mit höherer Messqualität und Tiefenauflösung erfasst.
Concrete is considered to be durable in permanent contact with water, making it a preferred material for the construction of drinking water reservoirs. More severe conditions, however, such as contact with purified water lead to the leaching of calcium and the deterioration of concrete surfaces. Due to the diffusive nature, deterioration begins superficially and ingresses with time. Consequently, concrete surfaces are severely damaged and the rebar‐protective alkalinity can be lost. In this study, results from long‐term laboratory leaching experiments in purified water of differently prepared concrete surfaces relevant for drinking water reservoirs are reported. Samples are monitored by both conventional laboratory techniques and, for the first time, by single‐sided 1H nuclear magnetic resonance to gain knowledge on appearance and performance as well as the microstructural changes with sub‐millimeter depth resolution. Results give a deepened insight into the time‐ and depth‐depending material changes. Concrete with a lower w/c ratio, more durable cement, or a densified surface shows a slowed deterioration. The progressing leaching deterioration is described using a combined diffusion‐erosion model that allows a more direct comparison of results to other exposures.
Die realkalisierende Wirkung von mineralischen Mörteln ist aus der Instandsetzung von karbonatisierten Betonen im Hochbau bekannt. Die Anwendungsgrenzen beziehen sich dabei entsprechend der DAfStb‐Richtlinie „Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen“ auf die Verwendung eines portlandzementbasierten (CEM I) Instandsetzungsmaterials sowie darauf, dass die mittlere Karbonatisierungstiefe um nicht mehr als 20 mm hinter die Bewehrung vorgedrungen ist. Bei der Instandsetzung von Trinkwasserbehältern sind zudem besondere Randbedingungen sowohl aus hygienischer als auch technischer Sicht zu beachten. Nach DVGW‐Arbeitsblatt W 300‐3 werden zementgebundene Beschichtungen nach ihrer Fähigkeit, einen ausgelaugten oder karbonatisierten Beton zu realkalisieren, unterschieden. Das sogenannte Realkalisierungsdepot des Mörtels und die vorhandene Restalkalität des Untergrunds sind entscheidend für die Wahl des Auskleidungsprinzips. Dabei sind die Zusammenhänge zwischen der Porosität und dem Alkalitätsdepot des Instandsetzungsmörtels, dem Untergrundbeton sowie den Umgebungsbedingungen für die Realkalisierung nicht ausreichend bekannt. In einem DVGW‐geförderten Forschungsvorhaben wurde die Leistungsfähigkeit von Instandsetzungsmörteln untersucht. Die Ergebnisse zeigen die für eine dauerhafte Realkalisierung notwendigen Materialeigenschaften und Randbedingungen auf und ermöglichen eine nähere Beschreibung der Realkalisierung. Hierdurch wird die zu erwartende Realkalisierung für Planer und Anwender besser verständlich und abschätzbar.
Die Rückprallhammerprüfung ist in Deutschland seit Jahrzehnten ein genormtes Prüfverfahren, mit dem die Betondruckfestigkeitsklasse abgeschätzt werden kann. Bei der Prüfung und der anschließenden Bewertung der Ergebnisse wird der Zusammenhang zwischen Oberflächenhärte und Betondruckfestigkeit ausgenutzt. Die mit dem Original Schmidthammer ermittelten Rückprallwerte basieren auf der gemessenen Rückprallstrecke und können Rückschlüsse auf das elastische Verhalten oberflächennaher Schichten von Betonbauwerken geben. In einem mittlerweile fast sechzigjährigen Anwendungszeitraum haben sich die Funktionsweise und das Handling des Schmidthammers kaum verändert. Mit Einführung der DIN EN 13791/A20 ist es seit Februar 2017 möglich, die Druckfestigkeit von Bauwerksbetonen auch auf Basis der Q‐Werte abzuschätzen. Die Ermittlung des Rückprallwerts erfolgt dabei über die Energie‐ oder Geschwindigkeitsdifferenz und ist dem älteren mechanischen Verfahren (Original Schmidthammer) in einigen Punkten überlegen. Die Messergebnisse sind unter anderem nicht mehr vom Schlagwinkel abhängig, sodass z. B. geneigte Betonuntergründe geprüft und auf ihre Druckfestigkeit abgeschätzt werden können.
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