Betonkristallisation

Beton härtet durch Hydratation von Kalziumsilikaten aus. Dabei entstehen Risse und wassergefüllte Porenräume.

Die Funktionsweise der reaktiven Betonkristallisation basiert auf der druckwasserfesten Abdichtung von Betonbaustoffen durch die Ausbildung von Kristallen im Kapillarsystem des Betons. Es handelt sich um einen reaktiven Kristallisationsprozess, welcher von speziellen Wirkstoffen in Gang gesetzt wird. In Anwesenheit von Wasser reagieren diese Wirkstoffe mit den im Beton vorhandenen Calcium- und Aluminiumionen. Als Reaktionsprodukt entstehen unlösliche kristalline Verbindungen. Diese wasserunlöslichen, kristallinen Verbindungen sind in der Lage, Risse, Poren und Hohlräume bis zu einer Weite von ca. 400 μ auszufüllen. Der Kristallisationsvorgang durchdringt die gesamte kapillare Betonstruktur und vermag diese schließlich vollständig abzudichten. Die stattfindende Reaktion kann wie folgt erklärt werden: Während des Hydratationsprozesses des Zements werden im Regelfall bis zu 25 % des Zements aufgrund der Bildung von Tobermoritgel nicht hydratisiert. Da der Abstand zwischen freier positiver und negativer Ladung zunimmt, nehmen die Kristalle nach außen hin eine positive Ladung an, wodurch die Wassermoleküle aufgrund des starken Dipolmoments des Wassers an ihrer Außenhaut gebunden werden können, sodass das Volumen der Kristalle in erheblichem Maße zunimmt. Das Ausmaß und die Dauer des kristallinen Wachstums hängen in erster Linie von der vorhandenen Feuchtigkeit sowie der Zusammensetzung des Betons ab.

Darüber hinaus wird dieser Vorgang von den physikalischen Eigenschaften des Betons, wie beispielsweise dem Zementgehalt, der Dichte und der Kapillarstruktur beeinflusst. Da sich diese kristallinen Verbindungen als Folge einer Reaktivierung des Zements bilden, wird der Wasserdurchtritt im Kapillarsystem schließlich blockiert. Dennoch bleibt der Beton dampfdurchlässig, sodass Wasser, das nicht in Form von Kristallen gebunden worden ist, während des Verlaufs des Kristallisationsprozesses verdampfen kann. Der Beton kann also trocknen. Auf diese Weise werden Beton und Betonfertigteile so abgedichtet, dass der Baustoff einem Wasserdruck von bis zu 13 bar standhalten kann, was einer Wassersäule von ca. 130 Metern entspricht. Es kann also einfach gesagt werden, dass es in der Natur dieser Wirkstoffe liegt, bei Feuchtigkeit immer und immer wieder zu reagieren und den Beton somit abzudichten – und dies lebenslang. Eventuell später entstehende Haarrisse werden beim Eindringen von Feuchtigkeit wieder selbstständig geschlossen. Man spricht hier auch von einem sogenannten Selbstheilungsprozess.

Ein bekanntes Produkt für Betonkristallisation ist ConCrys. Laut Firmenangabe besteht es aus Portlandzement, besonderem Quarz und weiteren aktiven Bestandteilen Sehr wahrscheinlich beruht die Abdichtung auf einer puzzolanischen Reaktion mit Quarz als Puzzolan, die Wasser und Kalziumhydroxid aus dem Beton in Kalziumsilikate überführt.