Fråga Experten: Snabb karbonatisering?

Fråga Experten

 I vilken miljö avancerar karbonatisering i betong snabbt?
/Dan

Karbonatisering är en kemisk process som sker när koldioxiden i luften med tiden tränger in i betongen och reagerar med den ”fria kalken” (kalciumhydroxid) som finns löst i porvattnet i cementpastan.

Koldioxiden (CO2) tar sig lättast in i betongen när det är torrt, eftersom det är en gas. Och är betongen fuktig går denna inträngning betydligt långsammare. Men för att den kemiska reaktionen skall ske (karbonatiseringen)så behövs det ändå en viss mängd fukt.

Karbonatisering är en ganska långsam process, och går snabbast vid en relativ fuktighet (RF) på ca 45-65%. Så i inomhusmiljö kan man få en relativt snabb karbonatisering, medan det generellt går betydligt långsammare i en utomhuskonstruktion.

Karbonatiseringen sker som en ickereversibel front in i betongen, och ju längre in denna front kommer ju långsammare rör den sig. Man brukar räkna med att karbonatiseringsdjupet är proportionellt mot roten ur tiden. Så tar det exempelvis 25 år att karbonatisera 10 mm in, så tar det ytterligare 75 år för att nå dubbelt så djupt (20 mm).

Att betongen karbonatiserar innebär inte att den blir sämre, tvärt om så blir den hårdare, tätare och mer beständig/tålig. Enda nackdelen är att betongens pH sjunker från ca 13 till ca 9, vilket försämrar korrosionsskyddet (”passiveringen” bryts) av armeringsjärnen. Men för att korrosion skall ske behöver det också vara ganska fuktigt, ca 85-95% RF. Så för en inomhuskonstruktion (torr miljö) karbonatiserar det relativt fort, men å andra sidan är det så pass torrt och järnen inte kommer att rosta trots att betongens pH har sjunker.

För att välja ”rätt” betong finns det exponeringsklasser kopplade till den omgivande miljö som konstruktionen exponeras för. Det kan då vara armeringskorrosion av karbonatisering (XC), och inom dessa exponeringsklasser finns olika nivåer av angreppsrisk beroende på fukttillstånd. Exponeringsklasserna används också för att bestämma hur tjockt täckande betongskikt till armeringen som behövs för viss förvänta livslängd.

Genom att välja en betong med lägre vatten-cement-tal (vct) blir den också tätare och karbonatiserar långsammare, vilket också gör att man kan minska täckskikten. Förutom fukttillstånd och betongens täthet är koncentrationen av CO2 avgörande.

Så för att svara på din fråga, så karboniserar det snabbare ju torrare miljö det är (under normala förhållanden). Men för en armerad betongkonstruktion i torr miljö är karbonatiseringen inget problem, eftersom armeringskorrosion inte sker när det är torrt. Och karbonatiseringen är som sagt inte negativt för själva betongen.

En annan positiv effekt av karbonatiseringen är att betongen till stor del tar
upp den CO2 som frigjordes under tillverkningen av cementet.

Oskar Esping, tekn. dr. Thomas Betong och Thomas Concrete Group