Diskussion der Ergebnisse

Die experimentellen Untersuchungen haben gezeigt, dass die zugegebenen Zusatzmittel kei-nerlei Einfluss auf den Korrosionsverlauf haben. Dies gilt unabhängig von der korrosiven Lösung unter stationären und instationären Randbedingungen. Dieses Ergebnis war für das Abdichtungsmittel zu erwarten, da bereits im unkorrodierten Zustand kein Einfluss auf die Eigenschaften des Mörtels zu erkennen war. Für das Dichtungsmittel wurde zumindest bei instationären Randbedingungen eine geringere Korrosionsgeschwindigkeit erwartet, da die kapillare Wasseraufnahme sowohl im unkorrodierten als auch im korrodierten Zustand deut-lich reduziert war.

Die verschiedenen Mörtel zeigen prinzipiell ein ähnliches Korrosionsverhalten, variieren al-lerdings deutlich in ihrer Beständigkeit. In Serie 1 zeigt KOM-M eine deutlich höhere und KOM-P eine geringere Korrosionsgeschwindigkeit als der Referenzmörtel REF-0‘. In Serie 2 zeigt REF-1 eine um etwa 50 % höhere Korrosionsgeschwindigkeit als REF-0. Die Ursache hierfür liegt in den Porositätseigenschaften der Mörtel. So weisen KOM-M und REF-1 hohe Porositäten sowie ein ausgeprägtes Kapillarporensystem auf. KOM-P verfügt neben einer geringen Porosität dagegen über eine sehr feine Porenstruktur. Der Referenzmörtel REF-0‘ / REF-0 liegt mit seinen Porositätseigenschaften dazwischen. Auch die ermittelten Trans-porteigenschaften der unkorrodierten Mörtel ließen dieses Ergebnis erwarten.

0,0

Salzsäureangriff

Es wurde ein Salzsäureangriff mit pH 3 (Serie 1) und pH 2 (Serie 2) untersucht. Ein Teil der Proben in Serie 1 wurde regelmäßig gebürstet. Die Proben in Serie 2 wurden nicht gebürstet.

Die Verringerung des pH-Werts resultiert in einer deutlich erhöhten Korrosionsgeschwindig-keit. Der Korrosionsprozess verläuft bei beiden pH-Werten und allen Mörteln prinzipiell gleich. Die korrodierte Randschicht zeigt eine zwar vorhandene, aber geringe Stabilität. Ohne Bürsten verbleibt sie nahezu vollständig auf der Probekörperoberfläche. Das Bürsten führt allerdings im Verhältnis zur Neutralisierungstiefe zu einem hohen Abtrag. Es verbleibt nur ein schmaler Übergangsbereich mit 1 - 3 mm auf der Probekörperoberfläche. Im Fall des Salzsäureangriffs mit pH 2 ist der Übergangsbereich besonders bei REF-1 gut zu erkennen. Er verfügt über einen pH-Wert unterhalb des Umschlagspunkts von Phenolphthalein, weist aber eine verhältnismäßig hohe Festigkeit auf. Die Betrachtung von REF-0 und REF-1 mittels MIP zeigt eine nur geringfügig erhöhte Porosität. Die Ursache wird in der Probenpräparation vermutet, da beim Abtrennen des schmalen Bereichs ein gewisser Anteil an unkorrodiertem Material mit in die Probe gelangt sein kann. Dennoch zeigt die Porenstruktur deutliche Ver-änderungen. Während die Poren im Gelporenbereich weiterhin vorhanden sind, ist ein Abbau feiner Kapillarporen sowie eine Zunahme im gröberen Kapillarporenbereich festzu-stellen. Das deutet darauf hin, dass die C-S-H-Phasen im Übergangsbereich noch weitgehend unverändert sind. Im Übergangsbereich wäre aufgrund des geringen pH-Werts zumindest ein Auslaugen der C-S-H-Phasen zu erwarten. Die Veränderung des Kapillarporensystems zeigt die Auflösung des Portlandits. Wie weit der Prozess vorangeschritten ist, kann nicht beurteilt werden. Die geringe Stabilität der vollständig korrodierten Randschicht lässt auf eine vollständige Auflösung der vorhandenen Festphasen und den Verbleib von amorphem Siliziumdioxid schließen. Die braune Verfärbung deutet auf die Anwesenheit eisenhaltiger Phasen hin. Eine genauere Betrachtung der Zusammensetzung wird in Abschnitt 5.3 vorge-nommen.

Wie erwartet, hat der Abtrag der korrodierten Randschicht durch Bürsten generell eine hö-here Korrosionsgeschwindigkeit zur Folge. Sie wirkt somit trotz ihrer vermutlich hohen Porosität als Schutzschicht für das unkorrodierte Material und verlangsamt den Korrosions-prozess. Darüber hinaus scheint der Abtrag Auswirkungen auf den Einfluss der instationären Lagerung zu haben. Bei den gebürsteten Proben der Serie 1 werden für alle Mörtel nach ei-ner Kontaktzeit von 150 Tagen instationärer Lagerung etwa die gleichen Neutra-lisierungstiefen erreicht wie nach 350 Tagen stationärer Lagerung. Dies zeigt eine Beschleunigung des Korrosionsprozesses. Bei den ungebürsteten Mörteln ist die Neutralisie-rungstiefe dagegen abhängig von der reinen Kontaktzeit. Diese Ergebnisse konnten in Serie 2 bestätigt werden. Die Vermutung, dass instationäre Randbedingungen bei einem porösen Mörtel mit ausgeprägtem Kapillarporensystem wie REF-1 zu einer Beschleunigung des Korro-sionsprozesses führen, ließ sich nicht bestätigen. Nur im Fall des Materialabtrags und somit einem nahezu direkten Kontakt der korrosiven Lösung zum unkorrodierten Material ist eine Beschleunigung festzustellen. Hier kommt vermutlich der kapillare Stofftransport zum Tra-gen. Bei einer intakten Schutzschicht ist dieser Einfluss nicht vorhanden. Eventuell tritt die Funktion der Schutzschicht bei der instationären Lagerung besonders hervor. Die

regelmäßi-88 5.1 Experimente zum lösenden Angriff auf Zementmörtel

ge Austrocknung könnte eine Gefügeverdichtung zur Folge haben. Die Ergebnisse der Unter-suchungen zur kapillaren Wasseraufnahme der korrodierten Mörtel deuten aber nicht darauf hin. Unabhängig von der Lagerungsvariante zeigen alle Mörtel eine deutlich erhöhte Anfangssteigung. Die instationär gelagerten Mörtel weisen zwar geringere Werte auf als die stationär gelagerten Mörtel. Berücksichtigt man aber die reine Kontaktzeit, liegen sie auf dem gleichen Niveau. Eine MIP-Untersuchung der vollständig korrodierten Randschicht war aufgrund der geringen Stabilität nur an Pulverproben möglich. Die Ergebnisse zeigen den vollständigen Abbau der Porosität im Nanometer-Bereich sowie eine hohe Porosität im Be-reich von etwa 1 - 50 µm. Die Ergebnisse der Serie 2 deuten darauf hin, dass unter instationären Bedingungen die Schichtdicke des Übergangsbereichs mit zunehmender Ver-suchsdauer steigt. Eine Ursache hierfür konnte nicht gefunden werden. Dennoch könnte auch dies zu einer Verzögerung des Korrosionsfortschritts beitragen. Die MIP-Untersuchung zeigte keine deutliche Zunahme der Porosität, aber einen Abbau der Maxima sowie eine Zu-nahme der Porosität im Bereich bis zu 1 µm.

Schwefelsäureangriff

Weiterhin wurde ein Schwefelsäureangriff mit pH 3 untersucht. Es ist anzunehmen, dass es bei allen Mörteln zu einer Phasenneubildung kommt. Bei KOM-M und KOM-P ist an den un-gebürsteten Probekörpern eine Krustenbildung mit teilweise weißer Verfärbung zu erkennen, die auf Gips schließen lässt. Bei REF-0‘ ist die Ausprägung nur sehr schwach, so dass die Bildung von Gips nur vermutet werden kann. Eine genauere Betrachtung der Zu-sammensetzung wird in Abschnitt 5.3 vorgenommen.

Die Mörtel zeigen nach einer Versuchsdauer von 350 Tagen sehr unterschiedliche Korro-sionstiefen. Die korrodierte Randschicht ist im Fall von REF-0‘ und KOM-P von einer so großen Stabilität, dass sie sich auch durch regelmäßiges Bürsten nicht entfernen lässt. Den-noch führt das Bürsten zu einer Beschleunigung des Korrosionsfortschritts. Die gebürsteten Proben weisen deutlich erhöhte Neutralisierungstiefen auf. Die MIP-Ergebnisse lassen keine Abhängigkeit der Porenstruktur vom Bürsten erkennen. Weiterhin gibt es keine Unterschie-de in Unterschie-der kapillaren Wasseraufnahme zwischen Unterschie-den gebürsteten und ungebürsteten Proben.

Dennoch scheint die Phasenneubildung zu einer Porenverstopfung an der Probekörperober-fläche zu führen, die durch das Bürsten reduziert wird. Im Fall von KOM-M ist die Stabilität der korrodierten Randschicht so gering, dass sie durch Bürsten nahezu komplett entfernt wird. Dies führt zu einer sehr starken Beschleunigung des Korrosionsfortschritts. So bewirkt der regelmäßige Abtrag eine fast dreimal so hohe Neutralisierungstiefe. Der beschriebene Einfluss des Bürstens lässt sich in ähnlichem Maße auch bei den instationär gelagerten Pro-ben erkennen. Die instationäre Lagerung führt bei allen Mörteln, sowohl gebürstet als auch ungebürstet, zu einer erhöhten Korrosionsgeschwindigkeit. So werden nach einer Kontakt-zeit von 150 Tagen instationärer Lagerung jeweils höhere Neutralisierungstiefen erreicht als bei stationärer Lagerung. Die Annahme, dass die zwischenzeitliche Austrocknung der Proben die Phasenneubildung begünstigen könnte und durch eine stärkere Porenverstopfung zu einer reduzierten Korrosionsgeschwindigkeit führt, wird somit nicht bestätigt. Die MIP-Untersuchung würde diese Annahme allerdings unterstützen. Die korrodierte Randschicht der instationär gelagerten Proben zeigt im Gegensatz zu den stationär gelagerten Proben

keine deutlichen Unterschiede zum unkorrodierten Mörtel. Die Annahme, dass ggf. eine Mikrorissbildung zu einer erhöhten kapillaren Lösungsaufnahme und somit zu einer erhöh-ten Korrosionsgeschwindigkeit führt, konnte durch die Versuche zur kapillaren Wasseraufnahme nicht bestätigt werden. Die Anfangssteigung ist bei den instationär gela-gerten Proben deutlich geringer als bei den stationär gelagela-gerten Proben, im Fall von REF-0‘

sogar geringer als im Ausgangszustand. Warum die instationäre Lagerung trotzdem eine er-höhte Korrosionsgeschwindigkeit zur Folge hat, kann nur anhand weiterer Untersuchungen beantwortet werden.

Angriff durch Ammoniumnitratlösung

Zusätzlich wurde der Angriff durch eine Ammoniumnitratlösung untersucht. Die korrodierte Randschicht wies bei allen Mörteln eine so hohe Stabilität auf, dass sie auch durch regelmä-ßiges Bürsten nicht abgetragen werden konnte. Es ist somit davon auszugehen, dass die festigkeitsbildenden C-S-H-Phasen weiterhin im Material enthalten sind. Die Zusammenset-zung soll in Abschnitt 5.3 genauer betrachtet werden.

Definiert man den Korrosionsfortschritt über die Neutralisierungstiefe, zeigen alle Mörtel recht hohe Korrosionsgeschwindigkeiten im Vergleich zum Säureangriff. KOM-M ist nach einer Versuchsdauer von 350 Tagen sogar vollständig korrodiert. Es ist kein Einfluss des Bürs-tens zu erkennen. Dies lässt sich auf die verhältnismäßig hohe Festigkeit der korrodierten Randschicht ohne Phasenneubildung zurückführen. Weiterhin ist kein Einfluss der instatio-nären Lagerung auf den Korrosionsprozess festzustellen. Die Korrosionsgeschwindigkeit ist ausschließlich von der reinen Kontaktzeit zur korrosiven Lösung abhängig. Dies entspricht den Ergebnissen aus der Arbeit von Schmidt [115]. Schmidt-Döhl [116] stellte in seiner Arbeit dagegen fest, dass die Schädigung durch ammoniumhaltige Wässer häufig besonders ober-halb des Wasserspiegels stattfindet. Er vermutete, dass durch den Kapillartransport in diesem Bereich einerseits die korrosive Lösung vorhanden ist, andererseits das entstehende Ammoniak schnell entweichen kann. Somit wäre anzunehmen, dass der Angriff bei einer instationären Lagerung in der korrosiven Lösung stärker ausfällt als bei stationärer Lagerung.

Diese Annahme konnte nicht bestätigt werden.