Die zurzeit verwendeten Methoden zur Untersuchung des Karbonatisierungs-widerstandes von Beton basieren auf der direkten Bestimmung des pH-Wertes der oberflächennahen Betonrandzone, die zuvor einer bestimmten Prüflagerung ausgesetzt war (relative Luftfeuchte, spezifische CO2-Konzentrationen). Diese Methoden sind jedoch entweder sehr zeitaufwändig (natürliche Karbonatisierung) oder von fraglicher Praxisnähe (beschleunigte Karbonatisierung). Der physikalisch-chemische Karbonatisierungsprozess beinhaltet zwei Hauptmechanismen: die Diffusion von gasförmigem CO2 in das poröse Netzwerk des Betons und dessen Auflösung und Reaktion mit CaO der ausgehärteten Zementsteins. Die meisten Modelle zur Vorhersage der Karbonatisierungstiefe erfordern den effektiven CO2-Diffusionskoeffizienten und die Menge an karbonatisierbarer Masse als Eingabeparameter. Ziel dieser Arbeit ist es, zwei einfache und zuverlässige Testmethoden zu entwickeln, um diese beiden Eigenschaften zuverlässig und kostengünstig zu bestimmen.
Nach Entwicklung und Validierung einer geeigneten Testmethode zur Messung von Sauerstoffdiffusionskoeffizienten (De,O2), wurden diese an neun verschiedenen Zementproben gemessen, die bei unterschiedlichen relativen Luftfeuchten vorkonditioniert wurden. Anschließend wurden 44 verschiedene Betonmischungen geprüft. Bei diesen wurde die Hydratationsdauer und der Wasserbindemittelwert variiert. Die Abhängigkeit des Sauerstoffdiffusionskoeffizienten De,O2 von der getesteten Betonprobendicke wurde im trockenen Zustand und nach Konditionierung bei 93% relativer Luftfeuchtigkeit untersucht. Der Sauerstoffkoeffizient De,O2 wurde vor und nach der vollständigen Carbonisierung von sechs Betonmischungen bestimmt, die zuvor bei unterschiedlicher relativer Luftfeuchtigkeit vorkonditioniert worden waren.
Eine zweite Testmethode wurde entwickelt, um die momentane CO2-Bindekapazität und die Menge an karbonatisierbarer Masse aus pulverförmigen Zementhydratpasten und synthetischen wasserfreien Produkten und Hydraten zu bestimmen. Die Proben wurden zunächst in offenen Systemen bei einer CO2-Konzentration in der Umgebung und einer kontrollierten relativen Luftfeuchtigkeit gegeben, um danach dann in eine geschlossene Konfiguration umzuwechseln. So konnte man die CO2-Aufnahme über einen kurzen Zeitraum nachverfolgen. Die Testmethode ermöglicht die Messung der Karbonatisierungsreaktionsrate und –kapazität in Abhängigkeit der Zeit unter verschiedenen relativen Luftfeuchten der Umgebungsluft. Es wurde eine gute Übereinstimmung zwischen den Ergebnissen der Testmethode und der thermogravimetrischen Analyse festgestellt, was die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der entwickelten Untersuchungsmethodik unterstreicht.
Die Ergebnisse beider Tests wurden als Input für Vorhersagemodelle für den zeitabhängigen Karbonatisierungsfortschritt von Beton verwendet. Es wurde eine Korrelation zwischen der gemessenen Karbonatisierungstiefe an verschiedenen Beton- und Zementhydratmischungen mittels Phenolphthaleinlösung untersucht, wobei u. a. Karbonatisierungstiefen bestimmt nach natürlicher Lagerung mit berechneten/vorhergesagten Karbonatisierungstiefen, die mithilfe der vorgestellten Modellierung und Inputdaten aus Test miteinander verglichen wurden.
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Die zurzeit verwendeten Methoden zur Untersuchung des Karbonatisierungs-widerstandes von Beton basieren auf der direkten Bestimmung des pH-Wertes der oberflächennahen Betonrandzone, die zuvor einer bestimmten Prüflagerung ausgesetzt war (relative Luftfeuchte, spezifische CO2-Konzentrationen). Diese Methoden sind jedoch entweder sehr zeitaufwändig (natürliche Karbonatisierung) oder von fraglicher Praxisnähe (beschleunigte Karbonatisierung). Der physikalisch-chemische Karbonatisierungsprozess bein...
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