Schadensmechanismen an Betonbauwerken

Beton- und Stahlkorrosion

Zementstein ist ein aus thermodynamischer Sicht instabiles System. Diese Tatsache war über lange Zeit nicht bekannt oder wurde nicht beachtet. In der Vergangenheit wurde bei der Erstellung von Betonbauwerken daher der Funktionsfähigkeit und den Herstellkosten oft mehr Beachtung geschenkt als der Dauerhaftigkeit. Die hierdurch entstandenen Schäden traten meist erst Jahre nach der Erstellung zutage. Schäden an Stahlbetonbauwerken lassen sich in Schäden am Beton selbst (Betonkorrosion) und Schäden, die von der Bewehrung herrühren (Stahlkorrosion), unterteilen.

Schäden am Beton können im Wesentlichen folgende Ursachen haben:

• Ungeeignete Ausgangsstoffe bei der Herstellung
• Unverträglichkeit der einzelnen Bestandteile
• Einflüsse aus der Umgebung
• Einflüsse aus der Nutzung
• Konstruktionsfehler
• Ausführungsfehler

In Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen, denen ein Betonbauteil ausgesetzt ist, gibt es unterschiedliche Arten von Betonkorrosion (nach DIN EN 206-1/DIN 1045-2):

• Durch Frostangriff mit und ohne Taumittel
• Durch chemischen Angriff
• Durch Verschleißbeanspruchung 

An diesen Auflistungen kann man erkennen, dass bei den Ursachen von Stahlbetonschäden zwischen Umwelteinflüssen und Herstellungsmängeln unterschieden werden muss.

Umwelteinflüsse können Abgase, saure Niederschläge, Frost und Tausalze aber auch einfach das CO2 aus der Luft sein. Dabei werden entweder direkte Schäden am Beton verursacht oder aber seine chemischen Eigenschaften so verändert, dass die Stahlbewehrung im Beton zu rosten beginnt. Da der Rost ein größeres Volumen einnimmt als nicht korrodierter Stahl, sind Druckspannungen die Folge. Der überdeckende Beton bekommt Risse und wird abgesprengt. Wenn die Bewehrung zu dicht unter der Oberfläche liegt, können solche Schäden bei ungeschütztem Beton sehr frühzeitig auftreten.

In jungem Beton ist der Stahl durch die hohe Alkalität des Porenwassers (pH ≥ 12,5) vor Korrosion geschützt. Im Bereich solcher pH-Werte bildet sich auf der Stahloberfläche eine mikroskopisch dünne Oxidschicht, die die Eisenauflösung praktisch unterbindet.