In der angewandten Forschung ist die Prüfung von Materialien und Produkten unter kontrollierten Umgebungsbedingungen eine grundlegende und notwendige Praxis.
In der Bauindustrie ist der Karbonatisierungstest einer der am häufigsten durchgeführten Umwelttests. Er ist ein wertvolles Instrument, um zu verstehen, wie ein Material auf längere Einwirkung von Kohlendioxid reagiert.
Aber was genau ist Karbonatisierung?
Und wie kann es im Labor untersucht werden?
Was ist Karbonatisierung?
Karbonatisierung ist ein langsamer, aber kontinuierlicher chemischer Prozess, der auftritt, wenn CO₂ aus der Luft in ein poröses Material – typischerweise Beton – eindringt und mit Calciumhydroxid zu Calciumcarbonat reagiert.
Diese Veränderung verringert die Alkalität des Materials und kann Korrosion fördern, insbesondere in Gegenwart von Metallelementen wie Stahlbetonbewehrung.
Das Phänomen ist an sich natürlich, doch sein Verständnis und seine kontrollierte Messung sind entscheidend für die Beurteilung der Sicherheit und Dauerhaftigkeit von Gebäuden.
Was ist ein Karbonatisierungstest?
Ein Karbonatisierungstest ist ein Labortest, der die Geschwindigkeit und Tiefe des Karbonatisierungsprozesses in einem Material quantifiziert.
- Bewerten Sie die Haltbarkeit eines Materials im Laufe der Zeit.
- Vergleichen Sie verschiedene Mischungen oder Oberflächenbehandlungen;
- Greifen Sie ein, um ein Gebäude zu sanieren.
Um die spezifische Rolle von CO₂ zu isolieren und zuverlässige Daten zu erhalten, ist es unerlässlich, den Test in einer Umgebung mit stabilen und messbaren Bedingungen durchzuführen. Hier kommen Klimakammern ins Spiel.
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Wie wird ein Karbonatisierungstest durchgeführt?
Eine Klimakammer ist ein Laborgerät, das durch die Veränderung der Parameter Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und Konzentration von Gasen wie Kohlendioxid eine Reihe von Umgebungsbedingungen präzise simulieren kann.
Für einen Karbonatisierungstest wird die Probe in die Kammer gegeben und einem kontrollierten Zyklus unterzogen, der einige Tage bis mehrere Wochen dauern kann.
, il campione viene posizionato all’interno della camera e sottoposto a un ciclo controllato che può durare da pochi giorni a diverse settimane.
Während des Tests werden typischerweise folgende Bedingungen eingehalten:
- Temperaturen zwischen 20 °C und 30 °C, um chemische Reaktionen zu beschleunigen;
- Konstante relative Luftfeuchtigkeit zwischen 60 % und 90 %, ideal für die Diffusion von CO₂ in die Poren des Materials;
- Hohe CO₂-Konzentration, oft um die 3.000 oder 4.000 ppm, viel höher als die natürliche atmosphärische Konzentration (etwa 400 ppm).
Darüber hinaus ermöglichen modernste Klimakammern die Programmierung automatischer Zyklen, die Echtzeitüberwachung von Parametern und die Aufzeichnung von Daten für die Analyse nach dem Test.
Um beispielsweise die Karbonatisierung in Baustoffen zu beurteilen, wird üblicherweise ein Nassschnitt der Probe durchgeführt und Phenolphthalein angewendet, ein Indikator, der eine visuelle Messung der Karbonatisierungstiefe ermöglicht.
Internationale Standards für Karbonatisierungstests
Wie jeder wissenschaftliche Test muss auch die Karbonatisierungsprüfung eine Reihe internationaler Standards erfüllen, die die Wiederholbarkeit, Gültigkeit und Vergleichbarkeit der Ergebnisse gewährleisten. Zu den am häufigsten genannten Standards zählen:
- ISO 1920-12: definiert die Methode zur Beurteilung der Karbonatisierungstiefe in Beton;
- UNI EN 12504: Teilweise basierend auf der vorherigen Norm, beschreibt sie die Bedingungen für die Prüfung von Beton.
- RILEM CPC-18: Richtlinien für die Prüfung von Beton und Stahlbeton.
Neben den Normen ist es wichtig, dass die verwendeten Klimakammern gemäß den Verfahren IQ (Installationsqualifizierung), OQ (Betriebsqualifizierung) und PQ (Leistungsqualifizierung) validiert sind. Diese Zertifizierungen gewährleisten, dass das Gerät ordnungsgemäß funktioniert, dass die eingestellten Parameter tatsächlich erreicht werden und dass der Test zuverlässige Daten liefert.
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