Karbonatisierungstest
"Sachgerecht zusammengesetzter, hergestellter und nachbehandelter Beton schützt den mit ausreichender Betondeckung eingelegten Bewehrungsstahl dauerhaft vor Korrosion. Die Ermittlung der Karbonatisierungstiefe dient vor allem zur Beurteilung, ob die Porenlösung in der Umgebung des Bewehrungsstahls ausreichend alkalisch ist, um die korrosionsschützende Passivschicht weiterhin stabil zu halten.
Bei der Hydratation von Zement entstehen überwiegend Calcium- und Aluminium-Silicathydrate, ferner Alkalihydroxide und Calciumhydroxid . Letztere bewirken, dass Beton nach seiner Herstellung eine alkalische Porenlösung aufweist, deren pH-Wert im Bereich von 12 bis 13 liegt. Hierdurch sind die Voraussetzungen gegeben, dass sich auf dem Bewehrungsstahl eine korrosionsschützende Passivschicht bildet. An freien Betonoberflächen, die der Umgebungsluft ausgesetzt sind, diffundiert Kohlendioxid (C02) in den Beton ein und kann dabei überwiegend mit dem Calciumhydroxid unter Bildung von Calciumcarbonat reagieren. Dieser Vorgang wird als Karbonatisierung bezeichnet. Durch die Karbonatisierung vermindert sich der pH-Wert der Porenlösung auf pH < 9, so dass die Voraussetzungen für eine weiterhin stabile Passivschicht auf dem Bewehrungsstahl nicht mehr gegeben sind. Eine Korrosion des Betonstahls tritt jedoch nicht zwingend auf, wenn die Karbonatisierungsfront die Bewehrung erreicht hat, vielmehr ist zusätzlich ein ausreichendes Angebot von Sauerstoff und Feuchtigkeit am Bewehrungsstahl erforderlich. Die Karbonatisierung beeinflusst auch andere Betoneigenschaften. Sie kann in Abhängigkeit von der Zementart die Druckfestigkeit mehr oder weniger erhöhen oder die Porosität verändern. Die Karbonatisierung führt zu nennenswerten Schwindverformungen und kann dadurch zur sichtbaren "Krakelee"-Rissbildung auf glatt geschalten Betonoberflächen beitragen."
"Die Prüfung der Karbonatisierungstiefe des Betons dient vor allem der Beurteilung, ob die Alkalität der Porenlösung im Bereich des Bewehrungsstahls so groß ist, dass die Passivschicht, die sich auf dem Bewehrungsstahl bei hohem pH-Wert bildet und die ihn vor Korrosion schützt, stabil bleibt. Für die Beurteilung der jeweiligen Karbonatisierungstiefe von Beton und Mörtel, z. B. in Abhängigkeit von der Zusammensetzung den Lagerungsbedingungen und der Zeit, ist ein einfaches und aussagekräftiges Prüfverfahren bekannt, bei dem Phenolphthalein als Indikator verwendet wird."
Phenolphthalein-Indikatortest zur pH-Wert Prüfung
"Der karbonatisierte Bereich kann an frischen Bruchflächen senkrecht zur Betonoberfläche aufgrund der vorhandenen pH-Wert-Änderung durch Ansprühen mit geeigneten Indikatorlösungen sichtbar gemacht werden. Der Indikator Phenolphthalein gelöst in Alkohol wechselt beim Kontakt mit alkalischen Stoffen die Farbe von farblos transparent nach rot. Der Farbumschlagsbereich liegt bei pH-Werten zwischen 8,2 und 10,0. Phenolpthalein-Lösungen werden als Test für die Alkalität von Beton und damit indirekt zur Ermittlung der Karbonatisierungstiefe des Betons verwendet. Dazu wird eine Phenolphthalein-Lösung auf eine Querschnittsprobe (Bohrkern, Bruchstück) gesprüht. Als Indikatorlösung hat sich eine 1 %-ige Phenolphthaleinlösung in 70 %-igem Alkohol bewährt (z. B. 10 g Phenolphthalein plus 990 g Lösungsmittel = 1 000 g Lösung). Diese Lösung erbringt eine deutlich sichtbare Farbumschlaggrenze und ist sowohl für trockene als auch für feuchte Prüfflächen geeignet. Die Indikatorlösung ist gleichmäßig auf die Bruchfläche aufzusprühen und unter Beachtung der Aufnahmefähigkeit des Betons so zu dosieren, dass die Farbumschlaggrenze nicht verläuft."
"Bereiche mit einer deutlichen Abreaktion des Calciumhydroxids bleiben farblos, während sich alkalische Bereiche, in denen noch Calciumhydroxid vorhanden ist, rot färben. Trockener Beton muss mit Wasser angefeuchtet werden, um genügend Calciumhydroxid für die Farbreaktion zu lösen."
[siehe hierzu auch: Zur Bestimmung der Carbonatisierungstiefe von Mörtel und Beton, Horst Grube und Jürgen Kren, Düsseldorf https://www.vdz-online.de/fileadmin/gruppen/vdz/3LiteraturRecherche/Fachaufsaetze/1981_1990/Betontechnischer_Bericht_86-88_Zur_Bestimmung_der_Carbonatisierungstiefe_von_Moertel_und_Beton.pdf ]
