Karbonatisierung

Karbonatisierung bezeichnet chemische Reaktionen, bei denen Kohlendioxid CO2 mit porösen Materialien reagiert und karbonatische Verbindungen bildet. In Beton ist Karbonatisierung ein wichtiger Prozess für die Dauerhaftigkeit von Strukturen.

CO2 diffundiert durch die Poren des Betonquerschnitts und reagiert mit Hydratisierungsprodukten wie Calciumhydroxid (Ca(OH)2). Die Reaktion Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O führt zu einem Abfall des alkalischen pH-Werts (von etwa 12–13 auf 9–10). Dieser pH-Abfall kann die Passivschicht auf Stahlbewehrungen zerstören und Korrosion ermöglichen.

Die Karbonatisierung ist diffusionbasiert und wird von Porosität, Feuchtegehalt, CO2-Partialdruck und Temperatur beeinflusst. Ausreichende Feuchtigkeit ist nötig, damit CO2 reagiert; zu geringe Feuchte verlangsamt die Reaktion. Höhere Porosität beschleunigt den Prozess und erhöht damit potenzielle Schäden.

Konsequenzen sind verminderte Dauerhaftigkeit, Risse und Bewehrungskorrosion, mit möglichem Tragfähigkeitsverlust. Die Geschwindigkeit ist über Jahre hinweg messbar. Zur Minderung werden dichte, wenig permeable Betone, Zusatzstoffe wie Flugasche, Slag oder Silicastaub eingesetzt, sowie Oberflächenabdichtungen, gute Nachbehandlung und Schutzsysteme.

Zur Bestimmung der Karbonatisierung werden Proben genommen und mit einem Indikator (Phenolphthalein) behandelt, um die Karbonatisierungstiefe zu bestimmen. Ergänzend kommen Kernbohrungen, pH-Messungen sowie beschleunigte Karbonatisierungstests in CO2-Kammern zum Einsatz.