Die Umweltverträglichkeit von zementgebundenen Baustoffen rückt zunehmend in den öffentlichen Fokus. Als besonders relevant wird ein Einbau mit direktem Kontakt mit Grundwasser angesehen, da hier in Deutschland ein hohes Schutzniveau gilt. Die Umweltverträglichkeit muss daher gemäß einer Richtlinie des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) an neu zuzulassenden Bauprodukten überprüft werden. Hierzu werden Auslaugversuche mit deionisiertem Wasser herangezogen. In dem Beitrag soll durch einen Vergleich mit realen Grundwässern aufgezeigt werden, wie die Auslaugung von Beton durch dieses betonangreifende Wasser beeinflusst wird. Im Rahmen der vorgestellten Untersuchungen wurde ein signifikanter Unterschied des Auslaugverhaltens von Beton in deionisiertem Wasser und in Grundwasser aufgezeigt. Für eine aussagekräftige Bewertung der Freisetzung von Spurenelementen und Schwermetallen aus Beton sollten daher in Zukunft mehrere Parameter zur Berücksichtigung im Bewertungskonzept in Betracht gezogen werden. Die Wasserhärte bzw. die Calciumionenkonzentration im Wasser spielt hierbei eine wesentliche Rolle, da sie das Konzentrationsgleichgewicht beeinflusst. Zudem ist die pH-Pufferkapazität ein wichtiger Einflussparameter, da durch Puffern von Hydroxidionen Carbonationen entstehen, die zur Bildung einer Calcitschicht auf der Betonoberfläche beitragen. Dadurch wird die Porenstruktur verdichtet und die Freisetzung vermindert. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass das zurzeit verwendete Bewertungskonzept ein unrealistisches Worst-Case-Szenario abbildet. Eine realitätsnahe Betrachtung des Auslaugverhaltens sollte die Wasserbeschaffenheit und die stattfindenden Oberflächenreaktionen berücksichtigen. Zudem muss beachtet werden, dass neben dem Grundwasser der Boden selbst einen Einfluss auf das Reaktionsgleichgewicht ausübt. Um die Komplexität der Thematik mit allen Faktoren vollständig abzubilden sollen in folgenden Projekten thermodynamische und geochemische Modellierungen herangezogen werden. Die vorliegenden experimentellen Ergebnisse können für ein solches Vorhaben zur Validierung des Modells dienen. Dadurch könnte zukünftig eine verlässlichere Aussage über das Langzeitauslaugverhalten von Spurenelementen und Schwermetallen getroffen werden, um so die Bewertung der Umweltverträglichkeit zu erleichtern.
Influence of the water quality on the leaching behaviour of concrete
The environmental compatibility of cement-bonded building materials is coming increasingly under public scrutiny. Installation in direct contact with groundwater is regarded as particularly relevant as there is a high level of protection here in Germany. The environmental compatibility of new building products that are due for approval must therefore be checked in accordance with guidelines issued by the DIBt (German Institute for Building Technology) using leaching tests with de-ionised water. Through a comparison with real groundwater the article shows how the leaching of concrete is influenced by this concrete-corrosive water. The investigations that are described found a significant difference in the leaching behaviour of concrete in de-ionised water and in groundwater. Several parameters should therefore be taken into account in future for consideration in the evaluation scheme in order to achieve meaningful evaluation of the release of trace elements and heavy metals from concrete. The water hardness or the calcium ion concentration in the water plays an important part here as it affects the concentration equilibrium. The pH buffer capacity is also an important influencing parameter as the buffering of hydroxide ions produces carbonate ions that contribute to the formation of a calcite layer on the concrete surface. This compacts the pore structure and reduces the release. The results make it clear that the evaluation scheme currently used represents an unrealistic worst-case scenario. Realistic consideration of the leaching behaviour should take account of the water quality and the surface reactions that take place. It must also be borne in mind that not only the groundwater but also the ground itself have an influence on the reaction equilibrium. Thermodynamic and geochemical modelling are to be employed in future projects so that the complexity of the topic with all its factors can be fully reproduced. The available experimental results can be used for such a project for validating the model. More reliable information about the long-term leaching behaviour of trace elements and heavy metals could be obtained in this way in the future to assist the evaluation of environmental compatibility.