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Korrosion von Beton und Stahlbeton durch chemische Verbindungen und Mikroorganismen 29.9.1984 - Peter Rauch -

6. Die Bedeutung des pH-Werte für die Beständigkeit des Stahlbetons

In den vorangegangenen Abschnitten wurde der pH-Wert unter verschiedenen Gesichtspunkten angesprochen. Eine kleine Übersicht soll das folgende Bild darstellen:

Bedeutung des pH-Werte für die Beständigkeit des Stahlbetons

Im Allgemeinen kann aus der Übersicht entnommen werden, daß ein poröser Beton anfälliger gegenüber Bakterien ist als ein dichter. Die Bakterien haben einen recht großen pH-"Lebensraum", wo unter anderem die schwefelabbauenden Kulturen wiederum die Lebensmöglichkeit für andere Bakterienstämme geben können. Unter bestimmten Gesichtspunkten konnte bei einer Besiedlung des Betons mit Kulturen, deren pH-"Lebensraum" bei etwa 4 liegt, durch einen pH-"Schock" deren Wachstum gestört bzw. abgetötet werden.
Eine weitere Möglichkeit wäre die Schaffung einer Pufferzone bei pH 12,6, um somit den Beton gegenüber Säuren und Mikroorganismen resistenter zu machen.
Eine vom pH-Wert unabhängige Möglichkeit wäre der sinnvolle und gezielte Einsatz von Bakteriophagen. Die Anwendung der Vieren ist nur bedingt möglich, könnte aber sehr wirkungsvoll sein. Die Bakterienviren können nur ihre speziellen Wirtsbakterien infizieren und zerstören. Diese Variante würde einen einfachen und relativ langen Korrosionsschutz bewirken, da die Vieren sehr widerstandsfähig sind und somit eine Ansiedlung der korrosionsschädigenden Bakterienkulturen sehr ungünstig ist.

7. Schlußbetrachtung

Der Beton ist ein Zweiphasenwerkstoff, der vorwiegend im Bauwesen aber z.B. auch im Schiffbau Anwendung findet. In der Zukunft wird der Beton in vielen Bereichen des täglichen Lebens Verwendung finden. Durch die verschiedenartige Kombination der Zuschlagstoffe und der Zementsorten können sehr feste aber auch sehr weiche Betone hergestellt werden. Auf dem Gebiet der Anwendung und der Fertigungsverfahren sind bisher nicht alle Möglichkeiten ausgeschöpft. Für unsere Republik dürfte dies von großer Bedeutung sein, da alle Bestandteile des Betons durch eigene Rohstoffaufkommen gedeckt werden können. Damit besteht eine Möglichkeit bisherige andere Werkstoffe, die durch Importe bezogen wurden, abzulösen bzw. diese einzusparen.
Der Beton ist aber ein Werkstoff der auch, wie viele andere, durch die Korrosion angegriffen wird, seine Funktion durch Festigkeitsverluste und anderes einbüßen kann. In Pkt. 3.3. wurden einige korrosive chemische Verbindungen aufgeführt. Dabei spielt das SO2 die aggressivste Rolle. Die Korrosion des Betons ist eine chemische Reaktion bei der die energiereicheren zu energieärmeren Verbindungen umgewandelt werden.
Nicht so einfach kann die Korrosion des Betons durch Mikroorganismen erläutert werden, da es doch eine Reihe von wesentlichen Unterschieden gibt. Hier werden ebenfalls die chemischen Verbindungen zu Energiegewinnung genutzt, die für die Stoffwechselprozesse der Mikroorganismen unerlässlich sind. Diese Reaktion verlaufen jedoch unter anderen Bedingungen, zum Teil über Zwischenstufen entsprechend der Stoffkreisläufe (z.B. von Schwefel, Stickstoff, ...). Hier können ganz unterschiedliche Reaktionen wie z.B. Denitrifikation oder Nitratammonifikation stattfinden, die vom jeweiligen Milieu, in dem die Mikrobe lebt, abhängt. Es werden bestimmte Lebensbedingungen wie ein bestimmter pH-Bereich, Temperatur, ein aerober oder anaerobes Milieu u.a. benötigt, um ein optimales Wachstum zu erreichen.
Aus den kurz erläuterten Tatsachen geht hervor, dass Mikroorganismen nicht überall ernsthaft korrosiv wirksam werden können. Treten sie aber an bestimmten Orten auf, an denen sie günstige Bedingungen vorfinden, so können sie zur ernsten Gefahr für den Beton und andere Werkstoffe werden. Hier ist jedoch zu beachten, das geht auch aus den vorangegangenen Abschnitten hervor, das nicht eine Mikrobe irgend etwas mikrobiologisch abbaut, sondern bestimmte chemische Verbindungen bevorzugt. Ein wesentlicher Fakt ist noch zu erwähnen, dass bestimmte Kulturen durch ihre Anwesenheit den pH-Wert verändern oder durch Abbaurückstände andere Arten verwendbare Substanzen zur Verfügung stellen, die dann die biochemische Zersetzung weiter fortführen.
Gerade diese Tatsache ist von großer Bedeutung für den Korrosionsschutz des Betons. Viele Schutzschichten, die im Säureschutzbau Anwendung finden, die einen wirksamen Schutz vor Sulfat, Phosphat, Aminoverbindungen aufweisen, können durch Mikroorganismen angegriffen und zerstört werden. Das trifft für Bitumina, Gummi, Kunst- und Anstichstoffe und vieles mehr zu.
Mikroorganismen werden meist in der Vereinigung mit chemischen Verbindungen auftreten, was in den Betrieben der mikrobiologischen Industrie zwangsläufig alltäglich ist. Hier reichen die üblichen Betonschutzmaßnahmen nicht aus, da sie zwar einen wirksamen Schutz vor Säuren und anderen korrosiven chemischen Verbindungen bieten, aber durch Mikroorganismen zersetzt werden können. Danach ist die Schutzwirkung verloren und die Korrosion des Betons kann durch die aggressiven chemischen Verbindungen und die Mikroorganismen erfolgen.

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