Ursachen und Vermeidung von Verfärbungen rbungen bei Betonwaren

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1 Ursachen und Vermeidung von Verfärbungen rbungen bei Betonwaren Dipl.-Ing. Peter Bilgeri Technisches Marketing CEMEX Zement, Dortmund

2 Übersicht Einleitung Normen und Technische Hinweise Weiße Ausblühungen Gelb-/Braunverfärbungen Blaufärbung Grünverfärbung Vermeidung von Verfärbungen 2

3 Einleitung Betonwaren ermöglichen eine ästhetische, funktionale und ökologische Gestaltung unserer Umwelt Quelle: BFT 6/2005 Ein bedeutender Markt für Zement und Beton 3

4 Normen und Technische Hinweise DIN EN 1338 Pflastersteine aus Beton Aussehen Die Oberfläche des Pflastersteins darf keine Schäden, wie z.b. Risse oder Abplatzungen, zeigen, wenn sie nach Anhang J geprüft werden Bei zweischichtigen Pflastersteinen, die nach Anhang J geprüft werden, darf kein Ablösen (d.h.trennen) zwischen den Schichten eintreten. ANMERKUNG: Ausblühungen beeinträchtigen nicht die Gebrauchstauglichkeit der Pflastersteine und werden nicht als bedeutend betrachtet. 4

5 Normen und Technische Hinweise Technische Hinweise zur Lieferung von Betonprodukten für den Straßen-, Landschafts- und Gartenbau (BDB 2007) 3.1 Oberfläche (auszugsweise) An der Oberfläche können gelegentlich punktförmige, bräunliche Verfärbungen auftreten; sie stammen von betontechnologisch unbedenklichen Bestandteilen organischen Ursprungs in den verwendeten Gesteinskörnungen und verschwinden nach einiger Zeit unter Bewitterung. 5

6 Normen und Technische Hinweise Technische Hinweise zur Lieferung von Betonprodukten für den Straßen-, Landschafts- und Gartenbau (BDB 2007) 3.2 Ausblühungen (auszugsweise) Gelegentlich können Ausblühungen vorkommen; sie sind technisch nicht vermeidbar. Die Güteeigenschaften der Produkte bleiben hiervon unberührt. Ausblühungen stellen keinen Mangel dar. Ein Auswechseln der Produkte oder andere Maßnahmen gegen Ausblühungen sind daher nicht empfehlenswert 6

7 Normen und Technische Hinweise Technische Hinweise zur Lieferung von Betonprodukten für den Straßen-, Landschafts- und Gartenbau (BDB 2007) 4.2 Farb- und Strukturabweichungen (auszugsweise) Farb- und Strukturabweichungen können daher bei Betonprodukten fertigungs- und rohstoffbedingt auftreten. Zufällige Unregelmäßigkeiten sind für die Technologie dieser Erzeugnisse charakteristisch und bei der Beurteilung des Gesamteindruckes des Gewerkes zu berücksichtigen. Insofern stellen fertigungs- und rohstoffbedingte Farb- und strukturabweichungen keinen Mangel dar. 7

8 Weiße Ausblühungen Die stoffliche Basis für weiße Ausblühungen ist i.a. gelöstes Calciumhydroxid, welches über das Porensystem an die Oberfläche transportiert und dort mit dem CO 2 der Luft zu Calciumcarbonat (umgangssprachlich auch Kalk ) umgesetzt wird 8

9 Weiße Ausblühungen Kalkausblühungen können in unterschiedlicher Form, Farbe, Intensität und Häufigkeit auftreten Baustoffbedingte Kalkausblühungen bei farbigen Betonsteinen sind keine Mängel Quelle: Auszug aus den AGB s eines Herstellers 9

10 Weiße Ausblühungen Krustenartige Aussinterungen können stofflich unterschiedliche Ursachen haben (z.b. die Verwendung ungeeigneter Betonzusatzstoffe Bildbeispiele: Aussinterungen eines mineralischen Füllers auf Pflastersteinen 10

11 Gelb-/Braunverfärbungen Gelb-/Braunverfärbungen entstehen im Allgemeinen durch in Kalkausblühungen eingebundene oder diese überlagernde lösliche Eisenverbindungen Die Transportmechanismen sind vergleichbar mit denen von weißen Ausblühungen Keine neuartigen Erscheinungen; bereits vor 75 Jahren in der Fachpresse diskutiert (Verursacher: Brunnenwasser als Anmachwasser für den Beton, bestimmte Gesteinskörnungen) 11

12 Gelb-/Braunverfärbungen Voraussetzung für das Auftreten von Gelb-/Braunverfärbungen ist das komplexe Zusammenwirken verschiedener Faktoren aus Betonzusammensetzung, Produktherstellung und lagerung. Nicht fachgerechter Einbau (z.b. auf ständig feuchter Unterlage) sowie Fremdeinflüsse (z.b. pflanzliche Ablagerungen) können ebenfalls zu Verfärbungen führen 12

13 Gelb-/Braunverfärbungen Mögliche Ursachen: Mineralkomponenten gebrochener Gesteinskörnungen Natursand mit rötlich bis brauner Farbe der überstehenden Lösung beim Natronlaugentest Basaltmehl als Betonzusatzstoff Reduzierend gebrannter Portlandzementklinker Ligninsulfonathaltige Betonzusatzmittel Stoffliche Zusammensetzung einiger Mahlhilfsmittel Durch feinste Eisenspäne verunreinigtes Bettungs- und/ oder Fugenmaterial Qualität der Steinkohlenflugasche als Betonzusatzstoff Überdosierung von Eisen(II)sulfat zur Chromatreduzierung Verschmutzungen mit eisensulfathaltigem Dünger 13

14 Gelb-/Braunverfärbungen Mögliche Ursachen: Wiederverwendung von Strahlstaub als Betonzusatzstoff (verunreinigt mit rostendem Strahlmittelabrieb) Nach einer werksteinmäßigen Bearbeitung mittels Kugelstrahlen sind auf der Produktoberfläche feinste Eisenstäube verblieben die Rostflecken verursachten Beobachtete Phänomene: Haufwerksporige Pflastersteine (Dränsteine) waren nach 3- tägiger Lagerung verfärbt, parallel auf dem 2. Steinfertiger produzierte Pflastersteine mit dichtem Gefüge und gleichen Lagerungsbedingungen zeigten keine Verfärbung Mit Basaltsplitt produzierte Pflastersteine wiesen bereits nach wenigen Tagen auf dem Freilager Verfärbungen auf, anschl. auf der gleichen Maschine gefertigte Produkte mit anderen Gesteinskörnungen zeigten die gewohnte Grautönung 14

15 Gelb-/Braunverfärbungen 15

16 Blaufärbungen Ursache: Geringe Gehalte an Sulfiden in der Hochofenschlacke, die bei der Granulation und verstärkt bei der Hydratation des Hüttensandes als Hauptbestandteil des Zements zu Calciumhydrosulfid Ca(SH) 2 und zu Polysulfiden umgewandelt werden. Diese können unter Luftabschluss (dichte Schalung) mit gelösten Metallionen (Eisen, Mangan) zu Metallsulfiden reagieren, die eine sehr intensive Blaufärbung haben. Sie geht allerdings nach dem Entschalen meist nach kurzer Zeit in die gewohnt helle Grautönung über. 16

17 Blaufärbungen Blaufärbung bei Betonbauteilen ist kein Qualitätsmangel, sondern ein Zeichen für eine dichte Betonrandzone! 17

18 Grünbelag Algen, Flechten, Pilze und Moos sind ursächlich für grünliche Verfärbungen bzw. Grünbelag Je rauher und offenporiger die Oberfläche ist, umso wahrscheinlicher und schneller werden grünliche Verfärbungen auftreten 18

19 Grünbelag Mit unterschiedlichen Zementen, verschiedenen Zement/Zusatzstoffund Zement/Zusatzmittel-Kombinationen sowie wechselnden Gesteinskörnungen hergestellte Laborprobekörper aus erdfeuchtem Beton zeigten alle nach einjähriger Lagerung im überwiegend schattigen Bereich, umgeben von Bäumen und Sträuchern, einen Grünbelag. Parallel auf dem Dach eines Zementsilos ausgelagerte Probekörper weisen keine farblichen Veränderungen auf! 19

20 Vermeidung von Verfärbungen Grundsätzlich: Verfärbungen der zuvor beschriebenen Art sind nie absolut vermeidbar! Je dichter das Betongefüge, umso geringer das Verfärbungsrisiko Ausreichender Hydratationsgrad vor Fremdwasserzutritt, Kondensation vermeiden Staunässe durch fachgerechte Verlegung (mit Gefälle und entwässerungsfähigem Aufbau) verhindern Keine hinsichtlich Gelb-/Braunverfärbungen verdächtigen Gesteinskörnungen, Zusatzstoffe oder Zusatzmittel verwenden (entsprechende Informationen vom Lieferanten einholen)! 20

21 Vermeidung von Verfärbungen Die Gefahr mangelnder Akzeptanz und eines Imageverlustes von Betonwaren aufgrund von Gelb-/Braunverfärbungen kann bei Verwendung hüttensandhaltiger Zemente, insbesondere von Hochofenzement, wirksam minimiert werden bedingt durch die Reduzierung des Gehalts sowie der Löslichkeit von zweiwertigem Eisen mit zunehmendem Hüttensandgehalt die abpuffernde und gefügeverdichtende Wirkung durch Hydratation der Hüttensandpartikel 21

22 Vermeidung von Verfärbungen rbungen Um Blaufärbungen bei Betonwaren zu verhindern, sind üblicherweise keinerlei Maßnahmen erforderlich Ausnahme: soll an bereits erhärteten Produkten eine Oberflächenbearbeitung (z.b. Kugelstrahlen, Stocken, Flammstrahlen) durchgeführt werden, so muss diese zeitnah zur Produktion sobald eine ausreichende Festigkeit erreicht ist durchgeführt werden! Die Bildung grüner Verfärbungen bzw. Beläge ist nicht generell vermeidbar. Hier kann eine regelmäßig durchgeführte mechanische Reinigung (trocken) vorbeugende Wirkung haben. Auch hydrophobierende Imprägnierungen der Produkte können aufgrund ihrer wasser- und schmutzabweisenden Wirkung hilfreich sein. 22

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 23