Resistenter Beton ist umweltfreundlicher Beton
Beton ist einer der beständigsten Werkstoffe, der selbst schwere Naturkatastrophen überdauern kann. Allerdings schränkt die Korrosion der Bewehrung die Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken häufig ein. Hauptursache ist die Einwirkung von Chloridionen oder der Vorgang der Karbonatisierung. Dieser Effekt kann durch Korrosionsinhibitoren begrenzt werden, ohne die Betoneigenschaften wesentlich zu verändern. Umweltfreundliche Korrosionsinhibitoren haben sich aufgrund ihrer geringeren Anzahl an toxischen Verbindungen als besser geeignet erwiesen als synthetische Korrosionsinhibitoren. Die aus pflanzlichen Produkten gewonnenen Korrosionsinhibitoren zeichnen sich durch niedrige Kosten, Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit aus. Dank ihrer Zusammensetzung können die meisten Pflanzenteile, wie Blätter und Stängel, ideal als Korrosionsinhibitoren für verschiedene Substrate in unterschiedlichen Elektrolyten verwendet werden. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt NATCON zielte auf die Entwicklung synergistischer organischer und anorganischer natürlicher Inhibitoren für Bauanwendungen ab. Die Lösung von NATCON stellt ein absolutes Novum dar, da es noch viel Forschungsbedarf zu aus Pflanzenextrakten gewonnenen Inhibitoren in stark alkalischen Umgebungen, wie sie in den Poren des Betons entstehen, gibt. Abgesehen von der Synergie mit den traditionellen anorganischen Inhibitoren, Nitriten, wurde im Rahmen des Projekts versucht, die Leistung der natürlichen Inhibitoren sowohl in Lösung als auch in Mörtel zu bewerten.
Süßholz und Brennnesseln als Mittel zur Korrosionskontrolle
Das Team von NATCON führte eine umfassende Analyse der möglichen Verwendung von Pflanzenextrakten als umweltfreundliche Korrosionsinhibitoren für Stahl durch. Die Forschung umfasste sowohl Studien in Lösung als auch in Mörtel, Bewertung der Effizienz und mögliche Mechanismen des Inhibitors sowie die Wirkung von Pflanzenextrakten auf Mörtel, sowohl auf eingebetteten Stahl als auch auf Mörteleigenschaften. Außerdem wurde der Synergismus zwischen dem traditionellen Hemmstoff Natriumnitrit und einem ausgewählten Pflanzenextrakt, Süßholz, nachgewiesen. Die gleichzeitige Verwendung der beiden Stoffe ermöglicht eine Verringerung der Gesamtmenge des Inhibitors.
Das Potenzial von umweltfreundlichen Betonzusätzen
„Die Verwendung von Pflanzenextrakten ist der wichtigste ökologische Aspekt von NATCON. Die untersuchten Pflanzen sind überall zu finden, und das Extraktionsverfahren ist sehr einfach“, erklärt Projektkoordinator Francisco Velasco. „Ihre nachgewiesene Eignung für diese Anwendung und ihr Synergieeffekt mit herkömmlichen Nitrithemmern reduzieren den Einsatz von Nitriten, die häufig Umweltprobleme verursachen.“ Die Pflanzenextrakte sind in der Anwendung völlig sicher und werden bei der Betonherstellung nach bewährten Verfahren zusammen mit Wasser zugegeben. Der Anwendungsbereich stützt sich auf die üblicherweise im Bauwesen verwendete Stahlbewehrung. „Wir sind der Meinung, dass die Projektergebnisse in bestimmten Infrastrukturen verwendet werden können; sie überall einzusetzen, wäre schwierig“, erläutert Velasco. „In der Tat sind die Anwendungen dieselben wie bei Nitriten. Unternehmen, die sich mit Betonzusatzstoffen befassen, können diese Technologie leicht handhaben und Bauunternehmen beliefern.“
Die Ergebnisse werfen weitere Fragen auf
Das NATCON-Team will die entsprechenden Forschungen fortsetzen, denn es gibt zwei zentrale Fragen, die es zu beantworten gilt: Welches ist die Chlorid-Schwelle, die diese Pflanzenextrakte bieten, also unter welchen Korrosionsbedingungen funktionieren sie am besten? Welches wäre das Einsatzspektrum dieser Pflanzenextrakte in Beton, wenn man bedenkt, dass bei allen typischen Konstruktionen große Zuschlagstoffe verwendet werden, die in NATCON nicht berücksichtigt wurden? Eine andere Richtung für zukünftige Forschung könnte die Verbindung verschiedener Pflanzenextrakte sein, um einen Hemmsynergismus zu erreichen.
Schlüsselbegriffe
NATCON, Beton, Korrosion, Pflanzenextrakt, Korrosionsinhibitoren, Nitrit, Süßholz