Beton ist der meistverwendete Baustoff unserer Zeit. Auch er kann in die Jahre kommen und instandsetzungsbedürftig werden. Warum fängt Beton aber genau an zu bröckeln, zu bröseln und zu zerfallen? Die Antwort auf diese Frage lautet meist: Carbonatisierung. Hier klären wir, was es mit diesem Fachbegriff der Betoninstandsetzung genau auf sich hat.

Beton ist ein langlebiger Baustoff, der nahezu überall auf der Welt einfach und kostengünstig hergestellt werden kann. Doch durch Witterungseinflüsse wie Regen/Schnee, Wind und große Temperaturschwankungen kann dieses robuste Baumaterial über die Jahre hinweg angegriffen werden. Was passiert dabei genau?

Carbonatisierter Beton mit Abplatzungen

Alkalisches Milieu durch Calciumhydroxit
Beton besteht im einfachsten Fall aus dem Bindemittel Zement, Wasser und einer Gesteinskörnung (meist Kies und Sand). Das sogenannte Zugabe- oder auch Anmachwasser ist notwendig, damit es zur Hydratation des Zements kommt, der dabei aushärtet. In dieser chemischen Reaktion bildet sich u.a. Calciumhydroxit Ca(OH)2 (sogenanntes Portlandit), das einen sehr alkalischen ph-Wert von 12 besitzt. Dieses alkalische Milieu bildet eine sogenannte Passivierungsschicht auf der Stahlbewehrung, welche als Korrosionsschutz dient. Der Beton schützt also die Bewehrung vor dem Rosten.

Ca(OH)2 + CO2  → CaCO3 + H2O
Das Calciumhydroxit reagiert mit der Zeit mit dem CO2 aus der Luft und bildet CaCO3 (Kalkstein). Das schadet dem Beton prinzipiell nicht, sondern erhöht sogar dessen Festigkeit. Dabei verringert sich jedoch der pH-Wert, das alkalische Milieu nimmt ab. Ab einem ph-Wert unter 9 schützt das alkalische Milieu die Bewehrung im Beton nicht mehr. Dringt nun Feuchtigkeit in das Bauteil ein, kann der Stahl anfangen zu rosten. Dadurch vergrößert sich zum einen sein Volumen und zum anderen baut sich ein Sprengdruck auf, der zum Abplatzen von Betonteilen an der Bauteiloberfläche führen kann.

Wie schnell die Carbonatisierung von der Oberfläche ins Innere des Betons voranschreitet, hängt von verschiedenen Faktoren ab:

  •      Bauteilfeuchte – je feuchter der Beton, desto schneller schreitet die Carbonatisierung voran
  •      Porosität – je größer die durch die Poren gebildete innere Oberfläche ist, desto schneller schreitet die Carbonatisierung voran
  •      Alter – je älter der Beton, desto langsamer schreitet die Carbonatisierung voran

Es ist auch möglich, dass die Carbonatisierung je nach Beschaffenheit des Betons zum Erliegen kommt.

Ermittlung Karbonatisierungstiefe (Phenolphtalein-Lösung)
Überprüfung der Carbonatisierungstiefe mithilfe einer Phenolphtalein-Lösung

Überprüfung eines Bauteils auf Carbonatisierung
Ob ein Bauteil carbonatisiert ist, kann man mit einer Lösung testen, die Phenolphthalein enthält. Diese wird auf eine frische Ausbruchstelle gesprüht. Im nicht carbonatisierten Bereich des Betons färbt sich die eingesprühte Fläche violett. In den violetten Bereichen ist also alles noch in Ordnung. Meist sind die äußeren Schichten nicht verfärbt, was aber vollkommen normal und unschädlich ist. So lässt sich überprüfen, ob die Stahlbewehrung noch von einer ausreichend alkalischen Betonschicht (violett verfärbt) geschützt ist. Zeigt dieser Test, dass die Bewehrung nicht mehr ausreichend geschützt ist, müssen entsprechende Instandsetzungsmaßnahmen je nach Umfang der Schädigungen getroffen werden.