Prüfung des Carbonatisierungswiderstands von alkalisch aktivierten Betonen durch Besprühen mit Phenolphthalein. Die vollständige Färbung der Bruchfläche zeigt an, dass eine nennenswerte Carbonatisierung noch nicht stattgefunden hat.
Quelle: BAM, Fachbereich 7.4 Baustofftechnologie
Alkalisch aktivierte Betone sind Materialien, die ohne herkömmliche Zemente hergestellt werden, wodurch sie einen niedrigeren CO2-Fußabdruck aufweisen als herkömmliche Betone. Bevor solche alkalisch aktivierten Betone zuverlässig eingesetzt werden können, ist es notwendig ihre Dauerhaftigkeit besser zu verstehen als dies bisher der Fall ist. Ein wichtiger Aspekt ihrer Dauerhaftigkeit ist ihr Widerstand gegen Carbonatisierung, d. h., gegen die Reaktion mit CO2 aus der Luft und die damit verbundenen Veränderungen der Mikrostruktur und der chemischen Zusammensetzung der Materialien, die zur Korrosion von eingebetteter Stahlbewehrung führen können.
Zurzeit sind die Möglichkeiten zur Vorhersage des Carbonatisierungswiderstands von alkalisch aktivierten Betonen beschränkt, u. a. da diese Betone aus Bindemitteln mit sehr unterschiedlichen Zusammensetzungen hergestellt werden können und weil Prüfung unter z. T. stark voneinander abweichenden Bedingungen durchgeführt werden. Um Zusammenhänge zwischen der Zusammensetzung und dem Carbonatisierungswiderstand von alkalisch aktivierten Betonen und Mörteln zu identifizieren, wurden Daten zur Carbonatisierung solcher und verwandter Materialien zusammengetragen und die resultierende Datenbank ausgewertet. Die Analyse zeigte, dass, im Gegensatz zu herkömmlichen Betonen, das Wasser/CaO-Verhältnis der Binderleime kein zuverlässiger Indikator für die Carbonatisierungsgeschwindigkeit von alkalisch aktivierten Betonen ist. Eine bessere Vorhersagekraft zeigte sich für das Wasser/(CaO + MgOeq + Na2Oeq + K2Oeq)-Verhältnis der Binderleime. Der Index ‚eq‘ in der Formel zeigt an, dass es sich um einen äquivalenten Gehalt handelt, der das unterschiedliche CO2-Bindevermögen der Oxide berücksichtigt. Das genannte Verhältnis lässt jedoch nur eine ungefähre Vorhersage des Carbonatisierungswiderstands zu, was zeigt, dass auch andere Parameter einen Einfluss auf den Carbonatisierungswiderstands von alkalisch aktivierten Betonen haben.
Ferner zeigte sich, dass für einige alkalisch aktivierte Betone Abweichungen vom erwarteten Verhalten bei häufig verwendeten, beschleunigten Testverfahren zur Prüfung des Carbonatisierungswiderstands auftraten, namentlich für Betone auf Basis von Bindemitteln mit niedrigen CaO-Gehalten. Dies weist darauf hin, dass beschleunigte Testverfahren selbst bei moderaten CO2-Konzentrationen von 1 % falsche Vorhersagen des Carbonatisierungswiderstands dieser Betone unter natürlichen Bedingungen liefern können.
Gregor Gluth, X. Ke, A. Vollpracht, L. Weiler, S. A. Bernal, M. Cyr, K. Dombrowski-Daube, D. A. Geddes, C. Grengg, C. Le Galliard, M. Nedeljkovic, J. L. Provis, L. Valentini, B. Walkley (2022) Carbonation rate of alkali-activated concretes and high-volume SCM concretes: a literature data analysis by RILEM TC 281-CCC. Materials and Structures, Band 8, Aufsatznummer 225, S. 1–15.