Stahlbeton funktioniert, weil sich die Arbeit teilt: Der Beton nimmt den Druck auf, der Stahl den Zug. Seine Schwachstelle: Stahl rostet. Bewehrungskorrosion ist die häufigste Schadensursache an Betonbauwerken – an Brücken, Parkhäusern, Behältern und Gebäuden an der Küste.
Dieser Leitfaden erklärt, warum der Stahl rostet, obwohl der Beton ihn schützt, welche Schäden auftreten, wie man sie untersucht und instand setzt und vor allem, wie man Bewehrungskorrosion schon in der Planung vermeidet.
Warum Stahl rostet, obwohl der Beton ihn schützt
Beton ist stark alkalisch: Das Porenwasser hat einen pH-Wert über 12,5, dank des Calciumhydroxids, das bei der Hydratation des Zements entsteht. In diesem Milieu bildet sich auf dem Stahl ein hauchdünner, stabiler Oxidfilm, die Passivschicht, die ihn schützt. Solange sie intakt ist, korrodiert die Bewehrung nicht.
Dieser Schutz geht auf zwei Wegen verloren:
- Karbonatisierung: Das CO₂ der Luft senkt den pH-Wert des Betons bis in die Tiefe der Bewehrung.
- Chloride: Sie gelangen bis zum Stahl und zerstören die Passivschicht, auch wenn der pH-Wert hoch bleibt.
Ist die Passivschicht verloren, braucht die Korrosion Wasser und Sauerstoff, um fortzuschreiten. Deshalb korrodiert Beton, der ständig unter Wasser liegt oder ständig trocken ist, sehr langsam – Beton im Wechsel von Nässe und Trocknung dagegen schnell.
Karbonatisierung
Das CO₂ der Luft dringt durch die Poren in den Beton ein und reagiert mit dem Calciumhydroxid zu Calciumcarbonat. Der pH-Wert sinkt von über 12,5 auf unter 9, und die Passivschicht ist nicht mehr stabil. Die Karbonatisierungsfront wandert von der Oberfläche nach innen, und zwar immer langsamer: Grob gesagt wächst ihre Tiefe mit der Quadratwurzel der Zeit.
Schneller geht es, wenn:
- der Beton porös ist: zu viel Anmachwasser, zu wenig Zement, schlechte Nachbehandlung;
- die Luftfeuchte im mittleren Bereich liegt, denn in wassergesättigten Beton dringt kaum CO₂ ein, und in sehr trockenem Beton reagiert es kaum;
- die Betondeckung zu gering ist oder Risse hat.
Nachweisen lässt sie sich mit einem einfachen Test nach DIN EN 14630: Auf eine frische Bruchfläche wird Phenolphthalein-Lösung gesprüht. Gesunder Beton färbt sich rotviolett, der karbonatisierte Bereich bleibt farblos.
Chloride
Chloride sind gefährlicher, weil sie örtlich angreifen: Sie durchbrechen die Passivschicht an einzelnen Stellen und verursachen Lochfraß, der den Stabquerschnitt fast ohne Vorwarnung schwächt. Sie gelangen auf verschiedenen Wegen in den Beton:
- aus dem Meer, über Spritzwasser, salzhaltige Luft oder Eintauchen;
- aus Tausalzen auf Brückenfahrbahnen, Rampen und in Parkhäusern;
- aus den Ausgangsstoffen des Betons selbst, wenn Gesteinskörnung, Wasser oder ein Zusatzmittel Chloride enthalten. Deshalb legt DIN EN 206 Chloridklassen fest: Cl 0,40 für Stahlbeton (höchstens 0,40 % Chlorid, bezogen auf die Zementmasse) und Cl 0,20 für Spannbeton.
Schadensbild
Rost nimmt das Zwei- bis Sechsfache des Volumens des Stahls ein, aus dem er entsteht. Wächst er im Beton, drückt er auf die Betondeckung, bis sie bricht. Die Schäden zeigen sich in dieser Reihenfolge:
- Rostfahnen an der Oberfläche.
- Risse entlang der Bewehrungsstäbe, an Stützenkanten und an den Unterseiten von Balken und Platten.
- Abplatzungen: Die Betondeckung platzt ab, die Bewehrung liegt frei.
- Querschnittsverlust des Stabes und damit Verlust an Tragfähigkeit.
Wie man Bewehrungskorrosion untersucht
| Untersuchung | Was sie zeigt |
|---|---|
| Sichtprüfung | Rostfahnen, Risse, Abplatzungen, freiliegende Bewehrung |
| Phenolphthalein-Test | Karbonatisierungstiefe im Verhältnis zur Betondeckung |
| Chloridgehalt | Chloride in verschiedenen Tiefen, aus Bohrmehl oder Bohrkernen |
| Betondeckungsmessung | Tatsächliche Betondeckung und Lage der Stäbe |
| Potentialfeldmessung | Wahrscheinlichkeit aktiver Korrosion auf großen Flächen |
| Elektrischer Betonwiderstand | Wie leicht der Beton das Fortschreiten der Korrosion zulässt |
| Sondieröffnungen | Tatsächlicher Zustand des Stahls und Querschnittsverlust |
Wie man instand setzt
Die Instandsetzung legt ein Fachplaner nach der Untersuchung fest; die Grundsätze beschreibt die Normenreihe DIN EN 1504. Bei Maßnahmen, die die Standsicherheit betreffen, kommt in Deutschland die Technische Regel Instandhaltung von Betonbauwerken (TR Instandhaltung) des DIBt hinzu, die einen sachkundigen Planer vorsieht. Der übliche Ablauf:
- Geschädigten oder chloridbelasteten Beton bis hinter die Bewehrung abtragen.
- Den Stahl entrosten und, wo er Querschnitt verloren hat, Stäbe ergänzen oder ersetzen.
- Den Stahl schützen und den Querschnitt mit statisch wirksamem Instandsetzungsmörtel der Klasse R3 oder R4 nach DIN EN 1504-3 reprofilieren (mehr dazu in Mörtelarten).
- Die Oberfläche schützen, um das Eindringen von Wasser, CO₂ und Chloriden zu bremsen.
Daneben gibt es elektrochemische Verfahren wie Realkalisierung, Chloridextraktion oder kathodischen Korrosionsschutz für große oder stark belastete Bauwerke. Gemeinsam ist allen: Sie sind teuer, und fast immer teurer, als das Problem von vornherein zu vermeiden.
Wie man Bewehrungskorrosion in der Planung vermeidet
| Strategie | Wirkung | Wann sinnvoll |
|---|---|---|
| Ausreichende Betondeckung | Verlängert den Weg für CO₂ und Chloride | Immer, nach Expositionsklasse (DIN EN 1992-1-1/NA) |
| Niedriger w/z-Wert und gute Nachbehandlung | Dichterer Beton | Immer |
| Geeigneter Zement | Hauptbestandteile wie Hüttensand oder Flugasche bremsen das Eindringen von Chloriden | Meerwasser und Chloridbelastung |
| Korrosionsinhibitoren | Verzögern den Beginn der Korrosion | Aggressive Umgebungen |
| Verzinkter, epoxidbeschichteter oder nichtrostender Stahl | Schützt oder ersetzt den unlegierten Betonstahl | Kritische oder stark exponierte Bauteile |
| Kathodischer Korrosionsschutz | Hält den Stahl in einem Bereich, in dem er nicht korrodiert | Große Bauwerke; erfordert Wartung |
| GFK-Bewehrung | Beseitigt das Problem: Der Stab ist nichtmetallisch | Feuchte, marine oder tausalzbelastete Umgebung, Erdkontakt |
Die letzte Zeile ist die einzige, die Korrosion nicht verzögert, sondern ausschließt. Ein Glasfaserstab hat keine Passivschicht, die er verlieren könnte, weil er nicht rostet. Er hat andere Eigenschaften, die die Planung berücksichtigen muss, etwa seine geringere Steifigkeit; wir erklären sie in GFK-Bewehrung oder Betonstahl.
Muss die Bewehrung aus Stahl bleiben, ist die Reihe SmartADDITIVES Solid HARD für extreme Exposition gedacht: Zusatzmittel für Dauerhaftigkeit, zur Schwindreduzierung und zur Korrosionsinhibierung, die die Dichtigkeit und den Schutz gegen Chloride und Karbonatisierung verbessern.
