Dipl.-Ing. Wolfgang Hemrich Dipl. Ing. Heiko Zimmermann SCHWENK Zement KG SCHWENK Betonseminare Januar 2019 VERFÄRBUNGEN UND AUSBLÜHUNGEN AN BETONFLÄCHEN – EIN UNVERMEIDBARES ÜBEL?
Dip l . - Ing . Wol fgang Hemrich
Dip l . Ing . He iko Z immermann
SCHWENK Zement KG
SCHWENK Betonseminare Januar 2019
VERFÄRBUNGEN UND AUSBLÜHUNGEN
AN BETONFLÄCHEN –EIN UNVERMEIDBARES ÜBEL?
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 2
Definition
Ausblühungen bei Beton
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/Betonseminar 2019 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/Betonseminar 2019 Seite 4
Vorkommen:
Betonwaren
Ortbeton
Fertigteile
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENCALCIUMCARBONATAUSBLÜHUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 5
Entstehung
Kalk!
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENCALCIUMCARBONATAUSBLÜHUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 6
Physikalische Einflüsse
Diffusion von Wasser 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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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/Betonseminar 2019 Seite 7
Vorbeugende Maßnahmen bei Betonwaren
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENCALCIUMCARBONATAUSBLÜHUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 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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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENCALCIUMCARBONATAUSBLÜHUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 9
Hüttensandhaltige Zemente
Hüttensandhaltige Zemente führen durch ihren geringeren Klinkeranteil
zur Reduzierung des Angebotes an Calciumhydroxid (CaOH²).
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Schutz der Oberfläche nach dem Ausschalen.
► Fertigteile ausreichend lange innen lagern
► Ortbeton abhängen mit Folie (Folie darf nicht anliegen)
Wärmebehandlung 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/Betonseminar 2019 Seite 10
Vorbeugende Maßnahmen bei Fertigteilen und Ortbeton
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSULFATAUSBLÜHUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 11
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/Betonseminar 2019 Seite 12
Entstehung / Herkunft
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSULFATAUSBLÜHUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 13
Vorbeugende Maßnahmen bei Betonwaren
Austausch der Ausgangsstoffe (vor allem der Gesteinskörnung).
Die Beläge können mit Wasser weitestgehend entfernt werden.
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Kaliumsulfatausblühungen (K2SO4)
AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019
SULFATAUSBLÜHUNGEN
Vorkommen:
Bevorzugt bei
Industrieböden
wasserlösliche
Salzausblühungen
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSULFATAUSBLÜHUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 15
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/Betonseminar 2019 Seite 16
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/Betonseminar 2019 Seite 17
Vorkommen:
Ortbeton
Fertigteile
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBLAUFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 18
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/Betonseminar 2019 Seite 19
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/Betonseminar 2019 Seite 20
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/Betonseminar 2019 Seite 21
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/Betonseminar 2019 Seite 22
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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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/Betonseminar 2019 Seite 23
Vorbeugende Maßnahmen
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENDUNKELVERFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 24
Vorkommen:
Ortbeton
Fertigteile
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENDUNKELVERFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 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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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENDUNKELVERFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 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/Betonseminar 2019 Seite 27
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/Betonseminar 2019 Seite 28
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/Betonseminar 2019 Seite 29
12 Monate später
nach dem Ausschalen
Ferrari Autohaus Dettelbach
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBRAUN- UND GELBVERFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 30
Vorkommen:
Überwiegend bei
Betonwarenpunktuell
flächigflächig
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENBRAUN- UND GELBVERFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 31
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/Betonseminar 2019 Seite 32
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/Betonseminar 2019 Seite 33
Vorbeugende Maßnahmen
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSONSTIGE VERFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 34
Schüttlagen
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSONSTIGE VERFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 35
Trennmittel
dünn auftragen. evtl.
abziehen und ablüften lassen
94 g/m² 10 g/m²
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSONSTIGE VERFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 36
Organische Bestandteile (Kohlenstoffpartikel)
Herkunft:
Flugasche
Gesteinskörnung
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENSONSTIGE VERFÄRBUNGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 37
Rost
Herkunft:
Stahlschalung, Bewehrung
Rödeldraht, Gesteinskörnung
Mögliche Gegenmaßnahmen:
Rostschutztrennmittel
Betonzusammensetzung
Säubern vorm Betonieren
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENUNTERLAGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 38
www.beton.org
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENUNTERLAGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 39
www.beton.org
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AUSBLÜHUNGEN UND VERFÄRBUNGENUNTERLAGEN
ATZ/Betonseminar 2019 Seite 40
Heiko Zimmermann
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Wolfgang Hemrich
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