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Mischmeister- u. Betontechnologenschulungen 2019 VERFÄRBUNGEN UND AUSBLÜHUNGEN AN BETONFLÄCHEN EIN UNVERMEIDBARES ÜBEL?

VERFÄRBUNGEN UND AUSBLÜHUNGEN AN BETONFLÄCHEN - … · Blaufärbung bei Beton durch Polysulfid-Moleküle (nicht durch Metallsulfid-Moleküle –alte Lehrmeinung!) Alkalisch unter

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Mischmeister- u. Betontechnologenschulungen 2019

VERFÄRBUNGEN UND AUSBLÜHUNGEN

AN BETONFLÄCHEN –EIN UNVERMEIDBARES ÜBEL?

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© SCHWENK Zement KG

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 2

Definitionen

Ausblühungen

Ausblühungen sind weiße oder fleckige, manchmal auch krustenartige Beläge auf der

Oberfläche. Sie haben keinen Einfluss auf die Festigkeit oder Dauerhaftigkeit des

Betons oder Mörtels.

Verfärbungen

Verfärbungen sind farbige Veränderungen (schwarz, blau, oder braun/gelb) die sich in

der oberflächennahen Schicht befinden. Sie haben ebenfalls keinen Einfluss auf die

Festigkeit oder Dauerhaftigkeit des Betons oder Mörtels.

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 3

Welche Ausblühungen und Verfärbungen gibt es?

Calciumcarbonatausblühungen (Kalkausblühungen)

Sulfatausblühungen

Blaufärbungen

Dunkelverfärbungen

Braun- und Gelbverfärbungen

Sonstige Verfärbungen

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENCALCIUMCARBONATAUSBLÜHUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 4

Vorkommen:

Betonwaren

Ortbeton

Fertigteile

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENCALCIUMCARBONATAUSBLÜHUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 5

Entstehung

Kalk!

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENCALCIUMCARBONATAUSBLÜHUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 6

Physikalische Einflüsse

Transport (Diffusion/Osmose) von Porenwasser aus dem Beton

an die Oberfläche nach der Herstellung, während der Lagerung

und im Gebrauchszustand.

Porenstruktur des Betons (vor allem bei Pflastersteinen).

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© SCHWENK Zement KG

Steine ausreichend lange trocken lagern, keine ungeschützte

Außenlagerung kurz nach der Produktion (besonders im Herbst und

Winter).

Vermeidung von Kondenswasser während der Lagerung.

► Für gute Durchlüftung sorgen. Vorsicht beim Folieren der Steine

Gute Verdichtung bei Pflastersteinen

(geringer Porenraum, dichtes Gefüge).

► Ausreichend Zementleimgehalt für die Verdichtbarkeit

Zementauswahl

► Zemente mit niedrigem Ausblühpotential,

wie z.B. CEM III/A 52,5 N-SR Karlstadt, CEM I 52,5 N Mergelstetten

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENCALCIUMCARBONATAUSBLÜHUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 7

Vorbeugende Maßnahmen bei Betonwaren

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENCALCIUMCARBONATAUSBLÜHUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 8

Ausblühverhalten verschiedener Zemente

Basis CEM III/A 52,5 N Basis CEM I 42,5 RGleiche Betonrezeptur bei

Pflastersteinen mit

CEM III/A 52,5 N Karlstadt (links)

CEM I 42,5 R Karlstadt (rechts)

Identische Lagerungsbedingungen

(14 d Zugluft, Temperatur + 5 °C,

durchschnittliche Feuchte 73 %)

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Schutz der Oberfläche nach dem Ausschalen.

► Fertigteile ausreichend lange innen lagern

► Ortbeton abhängen mit Folie (Folie darf nicht anliegen)

Warmbehandlung bei Fertigteilen.

Auswahl des Bindemittels und der Betonrezeptur.

► Bindemittel mit hoher Frühfestigkeit

► Niedriger w/z-Wert

► Kein Bluten

Die Ausblühungen können mit Zitronensäure (1%) oder

Phosphorsäure (10%) entfernt werden. Vorsicht! Probefläche anlegen.

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENCALCIUMCARBONATAUSBLÜHUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 9

Vorbeugende Maßnahmen bei Fertigteilen und Ortbeton

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSULFATAUSBLÜHUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 10

Natriumsulfatausblühungen (Na2SO4)

Vorkommen:

Vor allem bei Betonwaren

wasserlösliche, krustenartige

Salzausblühungen

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Lösliches Natrium aus der Gesteinskörnung (z.B. Basalt)

Na2O.

Wasserlösliches Sulfat aus dem Bindemittel oder der Flugasche

CaSO4.

Reaktion:

Gelöstes Natriumhydroxid reagiert mit wasserlöslichen Sulfaten

zu Natriumsulfat.

2 NaOH + CaSO4 Na2SO4 + Ca(OH)2

weiße, wasserlösliche, pelzartige Beläge

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSULFATAUSBLÜHUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 11

Entstehung / Herkunft

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSULFATAUSBLÜHUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 12

Vorbeugende Maßnahmen bei Betonwaren

Austausch der Ausgangsstoffe (vor allem der Gesteinskörnung).

Die Beläge können mit Wasser weitestgehend entfernt werden.

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© SCHWENK Zement KG Seite 13

Kaliumsulfatausblühungen (K2SO4)

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen

SULFATAUSBLÜHUNGEN

Vorkommen:

Bevorzugt bei

Industrieböden

wasserlösliche

Salzausblühungen

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSULFATAUSBLÜHUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 14

Entstehung / Herkunft

Zement und Flugasche enthalten Kaliumsulfat (K2SO4), das

normalerweise nach dem Anmachen mit dem C3A zu Ettringit reagiert.

Bei sehr hoher Dosierung des Fließmittels (hier Naphthalinsulfonat) ist das

C3A komplett von Fließmittel umhüllt und deshalb nicht in der Lage K2SO4

in der Anfangsphase zu binden.

Das in der Lösung verbleibende K2SO4 gelangt an die Oberfläche und

kristallisiert dort weiß aus.

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSULFATAUSBLÜHUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 15

Vorbeugende Maßnahmen

Reduzierung der Fließmitteldosierung, kein Entmischen und Bluten

des Betons.

► Steifere Konsistenz

Umstellung des Fließmittels.

► Einsatz von PCE Fließmitteln

Die Beläge können mit Wasser weitestgehend entfernt werden.

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBLAUFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 16

Vorkommen:

Ortbeton

Fertigteile

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBLAUFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 17

EntstehungAlte traditionelle Lehrmeinung!

Umwandlung der im HÜS enthaltenen Sulfide bei Wasserkontakt im

Beton zu Polysulfiden (CaS4).

Die Polysulfide reagieren dann unter Luftabschluss (Mitte der Schalung) mit

gelösten Metallionen (Eisen oder Mangan) zu Metallsulfiden und haben eine

blaue (grünliche) Färbung.

Bei Luftzutritt an der Betonoberfläche nach dem Entschalen oxidieren die

Metallsulfide zu farblosen Metallverbindungen (Sulfate, Sulfite).

Blaufärbungen treten ausschließlich bei hüttensandhaltigen Zementen

wie CEM II/S und CEM III auf.

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBLAUFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 18

EntstehungNeue Erkenntnisse*

oder warum

auch

Lehrbücher

irren

können….*Quellen:

- Greening effect in slag cement materials, D.Le Cornec, Q.Wang, L. Galoisy, G.Renaudin, L.Izoret,

G. Calas, Cement and Concrete Composite s 84 (2017), S.93-98.

- Farbe von Klinker, Zement und C-S-H, H. Möller, Ibausil Weimar 2018

Was hat die Maske des Tutanchamun mit

der Blaufärbung von Betonen zu tun?

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Tutanchamuns Maske enthält als Farbpigment das Mineral Ultramarin

(„hinter dem Meer“) / Lapis Lazuli („blauer Stein“)

BLAUFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 19

Die blaue Farbe stammt von einem Molekül:

S3

-.

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGEN

*Quellen:

- Greening effect in slag cement materials, D.Le Cornec, Q.Wang, L. Galoisy, G.Renaudin, L.Izoret,

G. Calas, Cement and Concrete Composite s 84 (2017), S.93-98.

- Farbe von Klinker, Zement und C-S-H, H. Möller, Ibausil 2018

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Das Polysulfid-Molekül ist im Ultramarin in einer „Käfigstruktur“

gut gegen Oxidation geschützt.

BLAUFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 20

S3

-.

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGEN

*Quellen:

- Greening effect in slag cement materials, D.Le Cornec, Q.Wang, L. Galoisy, G.Renaudin, L.Izoret,

G. Calas, Cement and Concrete Composite s 84 (2017), S.93-98.

- Farbe von Klinker, Zement und C-S-H, H. Möller, Ibausil 2018

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Blaufärbung bei Beton durch Polysulfid-Moleküle

(nicht durch Metallsulfid-Moleküle – alte Lehrmeinung!)

Alkalisch unter Luftabschluss hydratisierte Sulfide (aus Hüttensand, Zement oder

auch Gesteinskörnung) bilden Polysulfidionen S3-.

Diese Polysulfidionen können ähnlich wie im Ultramarin auch in den AFm-Phasen

des Zementsteins eingebaut werden. Dort sind sie dann (zumindest einige Zeit)

gegen Oxidation geschützt.

Die Polysulfidionen absorbieren sichtbares Licht und zeigen eine intensive

Blaufärbung.

Es ist der gleiche Vorgang der Ultramarin als Farbpigment auszeichnet.

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBLAUFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 21

EntstehungNeue Erkenntnisse

*Quellen:

- Greening effect in slag cement materials, D.Le Cornec, Q.Wang, L. Galoisy, G.Renaudin, L.Izoret,

G. Calas, Cement and Concrete Composite s 84 (2017), S.93-98.

- Farbe von Klinker, Zement und C-S-H, H. Möller, Ibausil 2018

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© SCHWENK Zement KG

Bauteile möglichst frühzeitig ausschalen, damit Sauerstoff an die

Oberfläche gelangen kann.

Die Blaufärbungen vergehen in einigen Wochen nach dem Entschalen

von selbst (Polysulfide oxidieren zu farblosen Polysulfiten).

Bei dichten Betonen (hohe Festigkeit) kann der Sauerstoff schwer

eindiffundieren und die Teile bleiben länger blau.

Bei sehr dichten Betonen können die Blaufärbungen (in seltenen

Fällen) auch dauerhaft sein.

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBLAUFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 22

Vorbeugende Maßnahmen

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© SCHWENK Zement KG

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENDUNKELVERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 23

Vorkommen:

Ortbeton

Fertigteile

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© SCHWENK Zement KG

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENDUNKELVERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 24

Entstehung

Quelle:

Dr.-Ing. Doris Strehlein

„Neue Erkenntnisse zur Verringerung von

Dunkelverfärbungen an Sichtbeton-

oberflächen“

18. Bottroper Betontage 2017

02.02.2017

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENDUNKELVERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 25

Entstehung

Quelle:

Dr.-Ing. Doris Strehlein

„Neue Erkenntnisse zur Verringerung von

Dunkelverfärbungen an Sichtbeton-

oberflächen“

18. Bottroper Betontage 2017

02.02.2017

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© SCHWENK Zement KG

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENDUNKELVERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 26

Entstehung

Quelle:

Dr.-Ing. Doris Strehlein

„Neue Erkenntnisse zur Verringerung von

Dunkelverfärbungen an Sichtbeton-

oberflächen“

18. Bottroper Betontage 2017

02.02.2017

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENDUNKELVERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 27

Vorbeugende Maßnahmen

Schutz der Bauteile vor Kälte und hoher Luftfeuchtigkeit während der

Erhärtung und Austrocknung.

► Fertigteile ausreichend lange (bis Oberfläche trocken ist) innen lagern und vor

niedrigen Temperaturen schützen

Frischbetontemperatur erhöhen.► Beton heizen

Bindemittelauswahl.

► Zemente mit schneller Festigkeitsentwicklung bevorzugen (Festigkeitsklasse 52,5 R)

Beschleuniger einsetzen.

Abwarten, Flächen gleichen sich mit der Zeit an.

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENDUNKELVERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 28

12 Monate später

nach dem Ausschalen

Ferrari Autohaus Dettelbach

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBRAUN- UND GELBVERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 29

Vorkommen:

Überwiegend bei

Betonwarenpunktuell

flächigflächig

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBRAUN- UND GELBVERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 30

Lösliche Eisenverbindungen Fe(II) und Fe(III) aus den

Gesteinskörnungen, dem Bindemittel oder den Zusatzstoffen.

Lösung dieser Eisenverbindungen im alkalischen Medium Beton

(pH Wert) und Kapillartransport an die Oberfläche mit dem

Calciumhydroxid Ca (OH)2

Die Braun- und Gelbverfärbungen bestehen überwiegend aus

Calciumcarbonat (CaCO3) welches durch Verbindungen des Eisens

gelbbraun gefärbt wird.

Entstehung / Herkunft

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBRAUN- UND GELBVERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 31

Porengrößenverteilung des Betons

(vor allem des Kernbetons).

- abhängig von Zementgehalt, Sieblinie, w/z Wert, Verdichtung,

Nachbehandlung

Feuchtigkeitsbedingungen.- bei der Lagerung und Nutzung

Örtliche Witterungsbedingungen (Wechsel von Schatten, Sonne).

Physikalische Einflüsse

Braun- und Gelbverfärbungen treten meist nur auf, wenn

mehrere Faktoren zusammentreffen!

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Auswahl der Gesteinskörnungen (Sande)

und Zusatzstoffe (kein lösliches Eisen)

Einsatz von Zementen mit niedrigem Ausblühpotential

(z.B. CEM III/A 52,5 N-SR Karlstadt, CEM I 52,5 N Mergelstetten).

Intensive und gleichmäßige Verdichtung der Pflastersteine.

Gute Nachbehandlung (Steine ausreichend lange innen lagern).

Kein eisenhaltiges Bettungs- und Fugenmaterial bei Verlegung der

Pflastersteine verwenden!

AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBRAUN- UND GELBVERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 32

Vorbeugende Maßnahmen

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSONSTIGE VERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 33

Schüttlagen

Vorbeugende Maßnahmen:

w/z-Werte kontrollieren

Einbauzeiten anpassen

Einbauschichten besser vernadeln

Vorkommen:

Ortbeton

Fertigteile

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSONSTIGE VERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 35

Organische Bestandteile (Kohlenstoffpartikel)

Herkunft:

Flugasche

Gesteinskörnung

Vorbeugende Maßnahmen:

Glühverlust bestimmen

Ausgangsstoffe tauschen

Vorkommen:

Ortbeton

Fertigteile

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSONSTIGE VERFÄRBUNGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 36

Rost

Herkunft:

Stahlschalung, Bewehrung

Rödeldraht, Gesteinskörnung

Vorbeugende Maßnahmen:

Rostschutztrennmittel verwenden

Bewehrung schützen

Gesteinskörnung tauschen

Säubern vorm Betonieren

Vorkommen:

Ortbeton

Fertigteile

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENUNTERLAGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 37

www.beton.org

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENUNTERLAGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 38

www.beton.org

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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENUNTERLAGEN

ATZ/Verfärbungen und Ausblühungen Seite 39

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