SWB®-Beton

SWB®-Beton

Bauwerke unterliegen ständigem Verschleiß – gerade im Bereich des Tiefbaus müssen immer neue Ansprüche erfüllt werden, um den hohen Anforderungen an Sicherheit und Stabilität gerecht zu werden. Hochfester Beton und selbstverdichtender Beton sind Beispiele betontechnologischer Entwicklungen der letzten Jahre, die dem Baustoff neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnet haben. Mittlerweile entsprechen diese Anwendungen dem Stand der Technik und sind durch Normen und Vorschriften weitestgehend anerkannt. 

Der säurewiderstandsfähige Beton ist eine Weiterentwicklung dieser Technologien. Die Verbindung von hochwertigen Ausgangsstoffen mit exakt abgestimmten Sieblinien bis in die feinsten Bestandteile und die Verwendung von möglichst geringen Mörtelanteilen führen zu einem extrem dichten Beton. Der Beton verhindert durch die sehr dichte Kugelpackung der Gesteine, Sande und Zusatzstoffe ein Eindringen von aggressiven Medien. Dies ergibt einen Beton, der einem Säureangriff in hohem Maße widersteht.

Die BERDING BETON GmbH setzt diese speziellen Betonrezepturen bei verschiedenen Anwendungsfällen und Fertigungsverfahren ein. Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf dem neuen Hochleistungsbeton SWB®, der einem ständigen Säureangriff bis pH 3,5 und über kürzere Zeiträume sogar bis pH 2,5 übersteht. Hoch automatisierte Dosierungsanlagen und spezielle Formen und Einbauverfahren garantieren die hohe Gleichmäßigkeit und Reproduzierbarkeit der Produkte. 

Durch Prüfungen der Ausgangsstoffe und des Betons im frischen und erhärteten Zustand kann auf eine gut dokumentierte interne Qualitätskontrolle zurückgegriffen werden. Zusätzlich wird der von BERDING BETON produzierte Hochleistungsbeton SWB® regelmäßig durch den Güteschutz  geprüft.

Da dieser Hochleistungsbeton bereits aus sich heraus einen hohen Widerstand gegen chemische Angriffe XA3 hat, sind keine weiteren Maßnahmen in Form von Oberflächenschutzsystemen erforderlich. 

Die oft sehr reklamationsanfälligen und teuren Beschichtungen können daher meist entfallen.

Merkmale

  • Betonqualität C 60/75
  • formerhärtete Herstellung (Gießformqualität)
  • hoher Widerstand gegen chemische Angriffe XA3 ohne Zusatzmaßnahmen

High-Tech-Baustoffe im Untergrund

Frage an:
Prof. Dr.-Ing. Rolf Breitenbücher, Ruhr- Universität Bochum, Lehrstuhl für Baustofftechnik

Was unterscheidet den Hochleistungsbeton SWB® mit erhöhtem Säurewiderstand von Normalbeton?
R.B.: “Durch Säuren wird im Beton nur der Zementstein angegriffen. Daher richtet sich die Erhöhung des Säurewiderstands in erster Linie darauf aus, ein möglichst dichtes Betongefüge zu erzielen, sodass die angreifende Säure nicht massiv in das Gefüge eindringen kann. Gleichzeitig will man den Anteil an angreifbarem Zementstein möglichst gering halten. Das Ergebnis: Betone mit erhöhtem Säurewiderstand weisen einen vergleichsweise geringen Zementgehalt bei entsprechend grobkörniger Sieblinie auf.
Gleichzeitig wird - ähnlich wie bei hochfesten Betonen - ein niedriger Wasserbindemittelwert (< 0,45) und ggf. der Einsatz von reaktiven Betonzusatzstoffen (Silikastaub, Flugasche) vorgesehen. Um die Dichtigkeit des Betongefüges zu erhöhen, werden zudem die Bindemittel granulometrisch günstig aufeinander abgestimmt.”
Quelle: “bauwerk” Nr. 4 / 2007 Cemex Deutschland AG

SWB®-Beton

Kiwa MPA Bautest GmbH: Anforderungen an Hochleistungsbetone für Abwasserrohre bei starkem chemischen Angriff

In teilgefüllten Abwasserrohren leben Bakterien, die bei gewissen Randbedingungen ein stark saures Milieu auf der Betonoberfläche erzeugen können. Die Betonmischungen für Abwasserrohre müssen deshalb hinsichtlich einer hohen Säurebeständigkeit optimiert werden. Dies betrifft alle Ausgangsstoffe eines modernen Hochleistungsbetons:

1. Gesteinskörnung
Die Gesteinskörnung (Sand und Kies) nimmt ca. 75 Volumenprozent der gesamten Betonmischung ein. Sie muss säurebeständig sein (z. B. Quarz) und so zusammengesetzt sein, dass möglichst wenige Hohlräume (Zwickel) zwischen den Körnern vorhanden sind (dichteste Packung).

2. Zementleim
Der Zementleim „verkittet“ die Gesteinskörnung. Er besteht im frischen Zustand aus Zement und Wasser und erhärtet zu einem festen Zementstein. Für die Beständigkeit des Betons ist das Gewichtsverhältnis beider Komponenten, der Wasserbindemittelwert (w/z), möglichst niedrig zu halten (< 0,45). Außerdem darf nur soviel Zementleim zugegeben werden, dass die Zwickel des Gesteinskörnungsgemisches gefüllt werden, damit die Schutzwirkung der „dichtesten Packung“ erhalten bleibt.

3. Zusatzstoffe
Zusatzstoffe können Hüttensand, Steinkohlenflugasche oder Mikrosilica sein. Sie wirken sich günstig auf die Beständigkeit aus, weil durch sie der Anteil des Calciumhydroxids Ca(OH)2 im Zementstein gesenkt wird. Calciumhydroxid entsteht beim Erhärten des Zementleims und ist der Hauptangriffspunkt für die in den Abwasserkanälen entstehende Säure.

4. Zusatzmittel
Für Betone mit hoher Säurebeständigkeit werden Fließmittel eingesetzt. Dadurch bleibt die Verarbeitbarkeit des Betons, trotz gesenktem Wasserbindemittelwert, erhalten.

5. Poren
Poren sind in verschiedenen Größenordnungen im Zementstein enthalten. Für die Beständigkeit ist es wichtig, den Anteil des offenen Kapillarporengefüges zu minimieren, da sonst Schadstoffe ins Innere des Betons gelangen können. Dies wird in erster Linie durch einen niedrigen Wasserbindemittelwert erreicht.

Kraftwerk Niederaußem

Ein besonders anschauliches Beispiel für diese innovative Betontechnologie ist das Kraftwerk Niederaußem in Nordrhein-Westfalen zwischen Köln und Aachen. Hier wurde der erste Kühlturm aus Beton mit erhöhtem Säurewiderstand fertiggestellt. Der Kühlturm hat eine Höhe von 200 m, einen Durchmesser von 140 m an der Unterseite und ist an der dünnsten Stelle nur 17 cm stark. Durch die Kühltürme werden gereinigte Abgase aus der Rauchgasentschwefelungsanlage des Kraftwerks abgeleitet. 

Bei der Mischung dieser Gase mit dem Dampf entsteht ein aggressives, saures Gemisch, das innen am Kühlturm kondensiert und seine Oberfläche angreift, sodass normalerweise die Innenseite der Kühltürme mit einer Schutzschicht aus Epoxidharzen aufwendig beschichtet werden muss. Diese Beschichtungen haben allerdings nicht die gleiche Lebensdauer wie das Kraftwerk und müssen folglich regelmäßig erneuert werden - eine erhebliche wirtschaftliche Belastung. 

Für den Niederaußemer Kühlturm haben sich die Erbauer daher für den Hochleistungsbeton SWB® entschieden, der der Belastung durch die Dämpfe auch ohne Kunststoff standhält. Anhand einer Langzeitbeobachtung konnten bis heute keine Beschädigungen festgestellt werden - der Hochleistungsbeton SWB® hält den vorhandenen Belastungen stand.

Anforderungen

Untersuchung Angriffsgrad Grenzwerte
schwach angreifend stark sngreifend sehr stark angreifend SWB®
ph-Wert* 6,5 bis 5,5 < 5,5 bis 4,5 < 4,5 bis 4,0 bis 3,5

CO2 angreifend mg/l

15 bis 40 > 40 bis 100 > 100 bis 150

NH4+ mg/l

15 bis 30 > 30 bis 60 > 60 bis 100 bis 300

MG2+ mg/l

300 bis 1000 > 1000 bis 3000 > 3000 bis 5000

SO42- mg/l

200 bis 600 > 600 bis 3000 > 3000 bis 6000 bis 6000

* Säureangriff bei logarithmisch verlaufender pH-Skala