Jochen Stark Bernd Wicht Dauerhaftigkeit von Beton Der Baustoff als Werkstoff

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1 Jochen Stark Bernd Wicht Dauerhaftigkeit von Beton Der Baustoff als Werkstoff Herausgegeben vom F. A. Finger-Institut für Baustoffkunde der Bauhaus-Universität Weimar Mit 29 Färb- und 192 sw-abbildungen und 42 Tabellen BAU PRAXIS Birkhäuser

2 VII Inhaltsverzeichnis Einführung 1 1 Kenngrößen und Einflussfaktoren auf die Dauerhaftigkeit von Beton Historische Rolle der Dauerhaftigkeit Voraussetzungen für die Dauerhaftigkeit Einfluss des Zementsteins Literatur 22 2 Carbonatisierung von Beton Kurzer historischer Abriss Wesen der Carbonatisierung Phasen der Carbonatisierung Auswirkungen der Carbonatisierung Der ph-wert Korrosion der Bewehrung Methoden zur Bestimmung der Carbonatisierungstiefe Berechnung des Carbonatisierungsfortschrittes Carbonatisierungsschwinden Einflussfaktoren auf die Carbonatisierung CO 2 -Konzentration Feuchtigkeit zü/z-wert Zementart Nachbehandlung Zuschläge, Zusatzmittel, Zusatzstoffe Temperatur und thermodynamische Aspekte Schutz- und Instandsetzungsmaßnahmen gegen stahlbetongefährdende Carbonatisierung Schutzmaßnahmen Instandsetzungsmaßnahmen Beurteilung der Wirksamkeit carbonatisierungsbremsender Beschichtungen 70

3 VIII Inhaltsverzeichnis 2.10 Selbstheilung von Rissen Literatur 77 3 Neutralisation durch Schwefeldioxid und Stickoxide Mechanismen der SO 2 -und NO x -Aufnahme Literatur 82 4 Einwirkung von Chloriden auf Beton Kurzer historischer Abriss Chloride im Beton Betonausgangsstoffe Einwirkung von Meerwasser Einwirkung von Tausalzen Brandfall Mechanismus des Eindringens von Chloriden Beeinflussung der Transportvorgänge von Chloriden im Beton In welcher Form liegen Chloride im Beton vor? Chlorideinbindung durch Bindemittel Kritischer korrosionsauslösender Grenzwert Bestimmung des Chloridgehaltes Quantitative chemische Analyse Bestimmung (Nachweis) freier Chloridionen Nachweis der fest gebundenen Chloridionen Chloridangriff auf Stahlbeton Elektrochemische Grundlagen Rolle der Risse auf den Korrosionsfortschritt des Betonstahles Schutz- und Instandsetzungsmaßnahmen bei chloridinduzierter Korrosion Schutzmaßnahmen Instandsetzungsmaßnahmen Literatur Sulfatwiderstandsfähigkeit von Beton Kurzer historischer Abriss Schadensmechanismus des Sulfatangriffs auf Beton Ursachen des Sulfattreibens Wirkungen des Sulfatangriffs C 3 A-Gehalt und Sulfatwiderstand Einfluss von Zusatzstoffen auf den Sulfatwiderstand Einfluss verschiedener Sulfatlösungen auf Zementstein 132

4 Inhaltsverzeichnis IX 5.8 Betonangreifende Flüssigkeiten, Böden und Dämpfe Betonparameter und Sulfatkorrosion Prüfverfahren Literatur Schädigende Ettringitbildung im erhärteten Beton Kurzer historischer Abriss Grundlagen Ettringit im Frischbeton Ettringit im erhärteten Beton Schädigende Ettringitbildung infolge unsachgemäßer Wärmebehandlung Thermodynamische Berechnungen zur Ettringitbildung Sulfatbindung in Abhängigkeit von der Erhärtungstemperatur Einfluss der Betonzusammensetzung auf die späte Ettringitbildung Laborversuche zur Dauerhaftigkeit wärmebehandelter Betone Vorbeugende Maßnahmen Späte Ettringitbildung in nicht wärmebehandelten Betonen Innere Sulfatquellen und späte Sulfatfreisetzung Wechselnde Feuchtebelastung und schadensfördernde Randbedingungen Nachweis von Betonschäden Makroskopisches Schadensbild Kennwerte zur Schadenserfassung Nachweis der Schadensbeteiligung von Ettringit Mikroskopisches Schadensbild Analytische Verfahren zur Bestimmung von Oxidund Phasenzusammensetzung Literatur Frost-und Frost-Tausalz-Widerstand von Beton Kurzer historischer Abriss Gefrieren der Porenlösung im Zementstein Gefrierpunkterniedrigung durch Druck Gefrierpunkterniedrigung durch gelöste Stoffe Gefrierpunkterniedrigung durch Oberflächenkräfte Unterkühlungseffekte Zerstörungsmechanismen Makroskopische Mechanismen Ungleiche Temperaturausdehnungskoeffizienten Schichtenweises Gefrieren Temperatursturz 218

5 X Inhaltsverzeichnis Mikroskopische Schadensursachen Hydraulischer Druck Kapillarer Effekt Diffusion und Osmose Thermodynamisches Modell Kristallisationsdruck Einflussgrößen Einfluss der Betonzusammensetzung Wasserzementwert Zuschlag Künstliche Luftporen Zement Technologische Einflüsse Äußere Einflüsse Frost- und Frost-Taumittel-Prüfverfahren Prüfung des Frost-Taumittel-Widerstandes mit dem CDF-Verfahren Prüfung des Frostwiderstandes mit dem CIF-Verfahren Präzision von CDF-und CIF-Test Prüfung des Frost- und Frost-Tausalz-Widerstandes nach der schwedischen Norm SS (Slab-Test; Boräs- Verfahren) Baupraktische Hinweise Wesentliche Einsatzgebiete für Betone mit hohem FTW bzw.ftsw Hauptschadensbilder frost-und/oder frosttaumittelgeschädigter Betonkonstruktionen Mikroluftporen im Beton (LP-Beton) Betontechnische Voraussetzungen für Betone mit hohem FTW bzw. FTSW Wesentliche betontechnologische Anforderungen zur Sicherung eines sachgerechten LP-Betons Beispiel für die Berechnung des spezifischen Zementgehaltes eines Luftporenbetons (LP-Beton) Literatur Mikrobiologische Betonkorrosion Korrosion von Beton in Abwasseranlagen Korrosion von Beton an Hochbauten Literatur Alkali-Kieselsäure-Reaktion Kurzer historischer Abriss Mechanismus der Alkali-Kieselsäure-Reaktion 289

6 Inhaltsverzeichnis XI 9.3 Reaktivität von Zuschlägen Alkaliempfindliche Zuschläge Einflussgrößen auf die Alkali-Kieselsäure-Reaktion Möglichkeiten zur Reduzierung bzw. Verhinderung schädigender Alkali-Kieselsäure-Reaktion Prüfverfahren AKR-Schadensmerkmale Alkali-Richtlinie Literatur 328 Stichwortverzeichnis 331

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