Alkaligehalt des Zementsteins

Unter Alkalien werden Substanzen (z. B. Calciumoxid und Oxide der Alkalimetalle wie Kalium und Natrium) verstanden, die mit Wasser Laugen bilden (pH-Wert > 7). Im Beton kann ein hoher Alkaligehalt der Porenlösung vorteilhaft oder nachteilig auf die Dauerhaftigkeit wirken.

Eine nachteilige Wirkung ist die Alkalireaktion der Gesteinskörnung im Beton. Ausschlaggebend für diese Reaktion ist primär die "Alkaliempfindlichkeit" der Gesteinskörnung und sekundär der wirksame Alkaligehalt im Zement. Gegenüber dem Gesamtalkaligehalt, der sich aus der Summe der Oxide (oder Hydroxide) aller Alkalimetalle ergibt, errechnet man den für die Alkalireaktion wirksamen Alkaligehalt im Zement als Na₂O-Äquivalent in M.-%: Na₂O + 0,658 K₂O.
Zement mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt wird als Zement (na) bzw. auch NA-Zement bezeichnet und wird eingesetzt, um eine schädigende Alkalireaktion im Beton zu verhindern.

Auf der anderen Seite verringert eine genügend hohe Alkalitätsreserve im Zementstein die Geschwindigkeit der Carbonatisierung auf ein technisch tolerierbares Maß. Die Alkalitätsreserve bezeichnet die Fähigkeit eines Betons, das durch Carbonatisierung aufgebrauchte Calciumhydroxid im Porenwasser des Zementsteins zu ersetzen. Sie wird durch den Gehalt an freiem Calciumoxid CaO im Zementstein gebildet. Latent-hydraulische Stoffe und Puzzolane "verbrauchen" einen Teil des freien CaO. Eine ausreichende Alkalitätsreserve kann nach Manns aus dem CaO-Gehalt im Porenwasser von Hochofenzement mit hohem Hüttensandgehalt abgeleitet werden. Jahrzehntelange Erfahrung hat gezeigt, dass dieser einen ausreichenden Widerstand gegenüber den Einflüssen der Carbonatisierung aufweist. Nach verschiedenen Untersuchungen beträgt der Grenzwert 2,0 M.-% CaO, bezogen auf den Zement.

Siehe auch:

• Zementarten

Literatur

• Manns, Wilhelm: Gemeinsame Anwendung von Silicastaub und Steinkohlenflugasche als Betonzusatzstoff. In: beton 12/1997, S. 716 - 720