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

3.2. Chemische Verbindungen, die eine Korrosion bewirken
3.2.1. Chemische Verbindungen in der Luft

Eine ganze Reihe von chemischen Verbindungen bewirkt die Korrosion. Neben dem Schwefeldioxid gibt es in den Industrieatmosphären noch andere chemische Verbindungen, die gasförmig sind oder als suspendierte Partikel vorkommen. Eine wichtige Rolle spielt dabei der Staub, der zunächst kurz erläutert werden soll. Er kommt zum Teil in hoher Konzentration vor, so daß sich in Industrieländern monatlich über 45 Tonnen pro km² absetzen können [/3/,176]. An diesem Staub können sich korrosive chemische Verbindungen, wie Metalloxide, Salze z.B. (NH3)2SO4 oder auch Mikroorganismen, anhaften. Der Luftverschmutzungsgrad ist maßgeblich für den Keimanteil der Luft bestimmend. Zum Beispiel liegt die Verkeimung einer Wohnung bei 1 bis 10 Keime pro Liter. Ein hoher Anteil von aggressiven chemischen Verbindungen oder Mikroben in der Luft wirkt korrosionsgefährdend. So sind in der Stadtluft mit 2 mg Staub pro m³ Betonbauten wesentlich weniger gefährdet als in der Industrieatmosphäre, wo die Konzentration über 1000 mg/m³ erreichen kann [/4/,492].

Zur Zeit ist Schwefeldioxid der wichtigste korrosive Bestandteil der Atmosphäre. Es entsteht vor allem durch die ..." ... Verbrennung von Kohle (1 t Braunkohlenbrikett mit einem Schwefelgehalt von 1,8 bis 2,4% bilden 32 bis 43 kg SO2 mit dem Verbrennungsgas) Öl und Treibstoff. ... Die in New York City jährlich allein durch Verbrennung von Kohle und Öl entstehende SO2-Menge wird auf 1,5 Mill. t geschätzt." [/3/,172]

Auf der Grundlage der Braunkohlenförderung der DDR und der vorwiegend durch Wärmeerzeugung entstehenden SO2-Emission kann angenommen werden, daß der SO2-Anteil in der Luft in der DDR etwa 4 Mill. t beträgt.

Ein großer Anteil der Korrosionsschäden, 80 bis 90 %, wird durch die atmosphärische Korrosion verursacht, was vorwiegend auf das Schwefeldioxid zurückzuführen ist. Die SO2-Konzentration ist in den Industriegebieten sehr hoch und nimmt mit zunehmender Entfernung ab, was folgende Beispiele zeigen soll:

Stadt Entfernung in Kilometer
0-8        8-16      16-24
Detroit 0,023 ppm 0,012 ppm 0,006 ppm
Philadelphia-Camden 0,030 ppm 0,018 ppm 0,016 ppm
Pittsburg 0,060 ppm 0,030 ppm 0,015 ppm /8/

Das Industriegebiet Halle hat eine SO2-Konzentration von ca. 0,12 mg/m³, das industriearme Gebiet Potsdam dagegen nur 0,05 mg/m³. Die höchste Konzentration in der DDR dürfte bei Buna mit 8-9 mg/m³ sein. Es gibt jedoch eine ganze Reihe von sehr aggressiven Mikroorganismen in verschiedenen chemischen Betrieben. So wurde im Chemiekombinat Bitterfeld bei ausgelagerten St 38 u Korrosionsverluste nach dem ersten Auslagerungsjahr bis zu 2250 g/m² festgestellt /9/.
Ein echter Erfolg konnte in Moskau durch zahlreiche Maßnahmen, wie z.B. die Auslagerung der Industriebetriebe, erreicht werden. Die SO2-Konzentration konnte dadurch in 20 Jahren um 66 bis 75% auf 0,05 mg/m³ gesenkt werden [/7/,30].

3.2.2. Korrosiv wirkende chemische Verbindungen im Boden und im Wasser

Die chemischen Bestandteile der Böden, die eine Korrosion des Stahlbetons hervorrufen können, sind je nach Standort in ihrer Konzentration und chemischen Verbindung unterschiedlich. Ebenso ist die Zusammensetzung in Grundwasser, Sickerwasser und offenen Gewässern unterschiedlich. Um hier eine genaue Aussage zu machen, bedarf es umfangreicher Untersuchungen, die jedoch an dieser Stelle nicht notwendig sind. Die in der Luft vorhandenen Schadstoffe, z.B. SO2, werden durch Regenwasser gelöst und gelangen durch den so genannten sauren Regen in den Boden und in das Sickerwasser bzw. Grundwasser. Dieser saure Regen führt zur Veränderung des pH-Wertes der Böden zu Gunsten saurer Reaktion.
Weiterhin werden durch den Regen erhebliche Düngemittelanteile (z.B. Phosphate, Stickstoffverbindungen) herausgelöst und gelangen in den Boden und weiterführend in Flüsse und Seen. Dadurch können verstärkte korrosive Zerstörungen an Wasserbauten auftreten. Bei der Korrosion von Beton spielen die Faktoren pH-Wert, Sauerstoff und Ionenkonzentrationen eine wichtige Rolle. Die Betonzerstörung an der Oberfläche ist erste Voraussetzung zum Eindringen dieser Schadstoffe bis auf die Stahlbewehrung, die nachfolgend eintretende Metallkorrosion führt zur Verminderung der Festigkeit der eingesetzten Betonteile.

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