12.1 : Frostwirkung auf Beton

Betonkonstruktionen in kalten Klimazonen, wie beispielsweise entlang von Straßenrändern, können Feuchtigkeit speichern. Diese Feuchtigkeit macht sie anfällig für Frostschäden, wenn die Temperaturen unter den Gefrierpunkt fallen. Zusätzliche Feuchtigkeit verschlimmert den Schaden bei Temperaturschwankungen und führt zu wiederholtem Gefrieren und Auftauen. Streusalze, die über diese Konstruktionen gestreut werden, um Eis zu schmelzen, verstärken den Frost-Tau-Zyklus und ziehen noch mehr Feuchtigkeit in den Beton.

Dieser Frost-Tau-Zyklus verursacht in erster Linie Oberflächenablagerungen, bei denen Wasser in den Beton eindringt und gefriert, sich ausdehnt und Druck ausübt. Dieser Druck kann die Oberflächenschicht des Betons brechen, was zu Rissen und Absplitterungen führt. Wenn das Wasser in den Betonporen gefriert, kann es zu einem thermodynamischen Ungleichgewicht mit dem umgebenden Gelwasser kommen, wodurch mehr Wasser eindringt und gefriert, wodurch der Druck steigt. Außerdem kann der osmotische Druck von Salzen im Wasser mehr Wasser in die Poren drücken und den Druck während Frost-Tau-Zyklen verstärken.

Tiefer im Beton können sich Risse in der Nähe der Kanten und Fugen bilden. Diese tiefen, D-förmigen Risse weisen auf erhebliche Beständigkeitsprobleme des Betons hin. Beton ohne Luftporen ist am anfälligsten für Frost-Tau-Zyklen. Diese Poren sind winzige Räume im Beton, die als Puffer fungieren und gefrierendes Wasser ausdehnen lassen, ohne Schaden zu verursachen. Ohne diese Poren führt die Ausdehnung zu weiteren Rissen und schließlich zu Abplatzungen, die auftreten, wenn Teile des Betons abbrechen und die Gesamtstruktur schwächen.