F. Hunkeler: Einfluss des CO2-Gehaltes, der Nach- und Vorbehandlung sowie der Luftfeuchtigkeit auf die Karbonatisierungsgeschwindigkeit von Beton
Karbonatisierungsprüfungen und Messung der Karbonatisierungstiefe
Die Karbonatisierungsprüfungen wurden an Prismen mit den Abmessungen 120 mm × 120 mm × 360 mm durchgeführt. Die Herstellung erfolgte gemäß SN EN 12390-2, wobei aber die Nachbehandlung variiert wurde. Die Karbonatisierungstiefen wurden zu Beginn der Auslagerung (Nullmessung) und danach mindestens zu drei weiteren Zeitpunkten bestimmt. Dabei wurde wie folgt vorgegangen:
40 Karbonatisierungstiefe [mm]
4.4
AGB12: CEM III/B, w/z 0.50 Nachbehandlung 1 Tag Vorbehandlung: 70% RL bis 28 Tage
y = 5,66x + 0,12 R² = 0,95
30
y = 2,60x + 2,21 R² = 0,99
AGB 12 A-A 100% AGB 12 A-A 10%
20
AGB 12 A-A 1%
y = 1,22x + 1,23 R² = 0,99
AGB 12 A-A 0.032%
10 y = 0,26x + 1,67 R² = 0,99
0 0
5
10
15
20
25
30
Zeit [ Tage1/2 ]
4.5
Weitere Prüfungen
Neben den üblichen Frischbetonprüfungen wurden diverse physikalische und chemische Prüfungen am Festbeton durchgeführt. Die Prüfkörper wurden, je nach beabsichtigtem Vergleich der Ergebnisse, teilweise gemäß SN EN 12390-2 (Wasser, 20 °C), teilweise im Schwindraum (70 % RL, 20 °C) gelagert.
5
Resultate der Vorversuche
Das Bild 5 zeigt beispielhaft den Einfluss des CO2-Gehaltes auf den zeitlichen Verlauf der Karbonatisierung des Betons mit CEM III/B. Mittels Regression wurden zu618
Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 9
Bild 5
Einfluss des CO2-Gehaltes auf den zeitlichen Verlauf der Karbonatisierung des Betons mit CEM III/B. Nachbehandlung A, Vorbehandlung A Influence of the CO2 content on the course of the carbonation over time for the concrete with CEM III/B. Curing: A, preconditioning A
CEM I, NB 1d, 60 °C
Karb.koeff. [ mm/Jahr1/2 ]
– Bei jeder Messung wurde vom Prisma je eine ca. 50 mm dicke Betonscheibe mechanisch abgespalten (beginnend von der einen Stirnseite des Bohrkerns Richtung andere Stirnseite, nicht wechselnd). Danach wurde die Karbonatisierungsprüfung fortgesetzt. Die Unterbrechung bei der Schnellkarbonatisierung wurde so kurz wie möglich gehalten (< 1 Stunde). – Die frisch abgespaltene Oberfläche der Betonscheibe wurde zunächst von Staub und Restmaterial befreit und danach möglichst rasch (< 1 Stunde) mit der Phenolphthaleinlösung gemäß SN EN 14630 [10] besprüht. Nach dem Abtrocknen der Phenolphthaleinlösung (einige Minuten) wurde die Betonoberfläche mit einer filmbildenden Lösung zur Konservierung des Farbumschlages besprüht. Anschließend wurde die Karbonatisierungstiefe bestimmt und ein Foto der eingefärbten Betonscheibe gemacht. – Die Karbonatisierungstiefe wurde an drei bis fünf Stellen der vier Seitenflächen des Prismas auf 1 mm genau gemessen und daraus die mittlere Karbonatisierungstiefe pro Seite dKE auf 0.1 mm genau berechnet und protokolliert. – Aus den mittleren Karbonatisierungstiefen der vier Seiten dKE wurde die mittlere Karbonatisierungstiefe dKM pro Messtermin auf 0.1 mm genau berechnet und protokolliert. – Bei der Messung der Karbonatisierungstiefe wurden der Bereich der Kanten (Kanteneffekt) und einzelne punktuelle Karbonatisierungsspitzen nicht berücksichtigt. Grobe Unregelmäßigkeiten wurden protokolliert.
CEM I, NB 7d, 60 °C
6
CEM I, NB 28d, 60 °C CEM I, NB 1d
5
CEM I, NB 7d
4 3 2 1
CEM I, mit/ohne Vortrocknung; Umgerechnet auf 0.032% CO2
0 0,01
0,1
1
10 CO2-Gehalt [ % ]
Bild 6
Abhängigkeit des Karbonatisierungskoeffizienten vom CO2-Gehalt der Betone mit CEM I Dependence of the carbonation coefficient on the CO2 content of the concrete mixes with CEM I
nächst der Karbonatisierungskoeffizient für die beschleunigten Bedingungen KS (Steigung der Geraden in Bild 6) und daraus mit Gl. (3a) der Wert für KSN für einen CO2Gehalt von 0.032 % berechnet. Nur dieser Wert wird in den weiteren Erläuterungen verwendet. Bild 6 zeigt die Abhängigkeit des Karbonatisierungskoeffizienten des Betons mit CEM I in Abhängigkeit vom CO2-Gehalt (Nach- und Vorbehandlungen: A-A, B-A und C-V). Die Kurven für den Beton CEM III/B liegen etwas höher, zeigen aber einen ähnlichen Verlauf. Mit der Vortrocknung werden die Karbonatisierungskoeffizienten wesentlich erhöht (Parallelverschiebung zu höheren Werten). Der relative Einfluss des CO2-Gehaltes bleibt dabei im Wesentlichen unverändert, d. h. die Vortrocknung hat keinen erkennbaren Einfluss auf die Abhängigkeit der Karbonatisierungsgeschwindigkeit vom CO2-Gehalt. Die Betonfeuchtigkeit ist damit auch nicht ausschlaggebend für die bei hohen CO2-Gehalten tieferen Karbonatisierungskoeffizienten. In den Bildern 7 und 8 sind die bei 0.032, 10 und 100% CO2 gemessenen Werte gegen jene, die bei 1 % CO2 ge-