🧱 Chloridgehalt in Beton
Kurz gefasst
Bestimmung des Gesamtgehalts an säurelöslichen Chloriden in erhärtetem Beton durch potentiometrische oder Volhard-Titration. Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 14629:2007; Bestimmungsbereich: 0,01–5% Cl⁻ (Betonmasse). Das Verfahren umfasst 10 Schritte (insgesamt rund 5 Std. 40 Min.–6 Std. 15 Min.); eingesetzt wird sie unter anderem für: Korrosionsdiagnostik von Brücken, Viadukten und Straßenüberführungen, Bewertung von Parkhauskonstruktionen (Auftausalze), Prüfung von Küsten- und Meeresbauwerken (Meerwasserchloride).
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN 14629:2007
- Kategorie: Bauwesen
- Verfahrensschritte: 10
- Gesamtdauer der Schritte: 5 Std. 40 Min.–6 Std. 15 Min.
- Bestimmungsbereich: 0,01–5% Cl⁻ (Betonmasse)
- Kritischer Wert (PN-EN 206): 0,20–0,40% Cl⁻ Zementmasse (abhängig von Klasse)
- Lösemittel: HNO₃ verdünnt 1:1 (löst säurelösliche Chloride)
Übersicht
Chloride in Beton sind die Hauptursache für Korrosion von Stahlbewehrung in Stahlbetonkonstruktionen, was zu Lochfraß und Tragfähigkeitsverlust führt. Quellen von Chloriden sind: Auftausalze auf Straßen und Brücken, Meerwasser (Küstenstrukturen), Chloride in Gesteinskörnung oder Anmachwasser sowie Industrieumgebungen.
Norm PN-EN 14629 beschreibt Methoden zur Bestimmung des Gesamtgehalts an säurelöslichen Chloriden in erhärtetem Beton. Ergebnis wird als Prozent der Chloridmasse bezogen auf Zement- oder Betonmasse ausgedrückt. Kritischer Wert, der Bewehrungskorrosion initiiert, beträgt normalerweise 0,2–0,4% Cl⁻ der Zementmasse (nach PN-EN 206 — max. 0,20–0,40% abhängig von Expositionsklasse).
Die Norm erlaubt zwei Titrationstechniken: potentiometrisch (mit Silberelektrode als Indikator) und Volhard (Rücktitration von überschüssigem AgNO₃ mit Kaliumthiocyanat mit Eisenindikator). Beide geben vergleichbare Ergebnisse mit Differenz max. 0,005% Cl⁻. Potentiometrische Titration wird wegen Objektivität der Endpunkterkennung bevorzugt.
Die Prüfung wird bei Strukturdiagnostik (Brücken, Parkplätze, Kais), Korrosionsrisikobewertung, Sanierungsplanung und wissenschaftlicher Forschung zur Betondauerhaftigkeit durchgeführt.
Prinzip der Methode
Probe von pulverisiertem Beton (durch Kernbohren oder Fräsen gewonnen) wird in heißer Salpetersäure gelöst, was gebundene und freie Chloride freisetzt. Nach Filtration wird Lösung titriert: (1) potentiometrisch — AgNO₃-Lösung zugeben und Potential der Silberelektrode vs. Referenzelektrode aufzeichnen — Äquivalenzpunkt entspricht plötzlicher Potentialänderung; (2) nach Volhard-Methode — überschüssiges AgNO₃ zugeben (Chloride fallen als AgCl aus), dann überschüssiges AgNO₃ mit KSCN-Lösung mit Fe³⁺-Indikator titrieren (rote Farbe = Endpunkt). Chloridgehalt wird aus Titrantverbrauch berechnet und in % Zement- oder Betonmasse umgerechnet.
Anwendungen
- Korrosionsdiagnostik von Brücken, Viadukten und Straßenüberführungen
- Bewertung von Parkhauskonstruktionen (Auftausalze)
- Prüfung von Küsten- und Meeresbauwerken (Meerwasserchloride)
- Chloridprofilierung (Konzentration vs. Tiefe) — Prognose der Zeit bis Korrosionsinitiation
- Qualitätskontrolle von Transportbeton — Cl⁻-Gehalt in Komponenten
- Baugutachten — Zustandsbewertung bestehender Stahlbetonkonstruktionen
- Wissenschaftliche Forschung zu Chloriddiffusion und Korrosionsinhibitoren
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Bestimmungsbereich | 0,01–5% Cl⁻ (Betonmasse) |
| Kritischer Wert (PN-EN 206) | 0,20–0,40% Cl⁻ Zementmasse (abhängig von Klasse) |
| Lösemittel | HNO₃ verdünnt 1:1 (löst säurelösliche Chloride) |
| Titrant | AgNO₃ 0,1 mol/L |
| Probenmasse | 5–20 g pulverisierter Beton |
| Wiederholbarkeit | ±0,005% Cl⁻ |
Norm
- Normnummer
- PN-EN 14629:2007
- Titel (PL)
- Wyroby i systemy do ochrony i napraw konstrukcji betonowych — Metody badań — Oznaczanie zawartości chlorków w betonie
- Title (EN)
- Products and systems for the protection and repair of concrete structures — Test methods — Determination of chloride content in hardened concrete
Schritt-für-Schritt-Verfahren
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Betonprobenentnahme
Kernbohren ∅20–50 mm oder Profilfräsen von Schichten alle 5–10 mm. Betonpulver min. 20 g aus jeder Tiefe sammeln.
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Trocknung und Mahlen
Pulver bei 105°C / 2 h trocknen. In Mühle auf Fraktion <0,125 mm mahlen. Durch 0,125 mm Sieb sieben.
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Probenwiegen
5,000±0,001 g pulverisierten Beton auf Analysenwaage wiegen. In 250 mL Becherglas überführen.
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Säureauflösung
25 mL deionisiertes Wasser und 10 mL HNO₃ (1:1) zugeben. Zum Sieden erhitzen, 3 min kochen. Abkühlen.
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Filtration
Durch quantitativen Filter (Whatman 40/42 Papier) in 250 mL Kolben filtrieren. Rückstand mit heißem Wasser waschen. Bis zur Marke auffüllen.
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Potentiometrische Titration
50–100 mL Aliquot des Filtrats entnehmen. Ag- und Referenzelektroden einsetzen. Mit AgNO₃ 0,1 mol/L titrieren. E = f(V) Kurven aufzeichnen. Äquivalenzpunkt ablesen.
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Alternative: Volhard-Titration
Zu Aliquot überschüssiges AgNO₃ (z.B. 25 mL) zugeben. AgCl ausfällen, filtrieren. Filtrat mit KSCN mit Fe³⁺ bis zur stabilen rosa Färbung titrieren.
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Berechnungen
Cl⁻ [%] = (V_AgNO₃ × c × 35,45 × 100) / (m × 1000 × Aliquot/250). In % Zementmasse umrechnen (wenn Zementgehalt bekannt).
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Qualitätskontrolle
Analyse von Blindprobe, Duplikat, CRM-Probe mit zertifiziertem Cl⁻-Gehalt. Wiederfindung 95–105%.
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Interpretation und Bericht
Ergebnis mit kritischen Werten PN-EN 206 (0,20–0,40% Zementmasse) vergleichen. Chloridprofil erstellen (Konzentration vs. Tiefe).
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Potentiometrischer Titrator mit Ag-Elektrode | Metrohm 888 Titrando, Mettler Toledo T5 | 25 000–60 000 PLN |
| Silber-Indikatorelektrode | Metrohm 6.0430.100, Mettler Toledo DM140-SC | 800–2 000 PLN |
| Ag/AgCl-Referenzelektrode | Metrohm 6.0726.100 | 500–1 500 PLN |
| Kernbohrer / Profilfräse | Hilti DD 150-U, Proceq Profometer PM-6 | 8 000–25 000 PLN |
| Labormühle (Betonzerkleinern) | RETSCH DM200, IKA MF 10.1 | 10 000–30 000 PLN |
| Heizplatte / Wasserbad | IKA C-MAG HP 7, Memmert WNB 14 | 2 000–6 000 PLN |
| Analysenwaage 0,1 mg | Mettler Toledo ME204, Sartorius Quintix 224 | 5 000–15 000 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Silbernitrat (AgNO₃) 0,1 mol/L | 7761-88-8 | Titrant, standardisierte Lösung, für potentiometrische und Volhard-Titration |
| Salpetersäure (HNO₃) 65% rein | 7697-37-2 | Zum Auflösen der Betonprobe (verdünnt 1:1), Freisetzung von Chloriden |
| Kaliumthiocyanat (KSCN) 0,1 mol/L | 333-20-0 | Titrant für Rücktitration (Volhard-Methode) |
| Ammoniumeisensulfat | 7783-83-7 | NH₄Fe(SO₄)₂·12H₂O, Volhard-Indikator — gesättigte wässrige Lösung |
| Chlorid-Standard (NaCl) | 7647-14-5 | Zertifiziertes CRM, zur Titrationsverifizierung, 1000 mg Cl⁻/L |
| Deionisiertes Wasser | 7732-18-5 | Leitfähigkeit <0,1 mS/m, zur Lösungsvorbereitung und Verdünnung |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Salpetersäure 65% — stark ätzend! Säurebeständige Handschuhe, Schutzbrille, Abzug beim Auflösen
- Silbernitrat — färbt Haut (schwarze Flecken), sensibilisierend, augenreizend
- Kaliumthiocyanat — giftig beim Verschlucken, reizend
- Betonstaub — P2-Maske beim Mahlen und Sieben (kristallines Siliziumdioxid)
- Kernbohrer — Vibrations- und Lärmgefahr, persönliche Schutzausrüstung
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 14629:2007 — „Products and systems for the protection and repair of concrete structures — Test methods — Determination of chloride content in hardened concrete“.
Wie funktioniert diese Methode?
Probe von pulverisiertem Beton (durch Kernbohren oder Fräsen gewonnen) wird in heißer Salpetersäure gelöst, was gebundene und freie Chloride freisetzt. Nach Filtration wird Lösung titriert: (1) potentiometrisch — AgNO₃-Lösung zugeben und Potential der Silberelektrode vs.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Bestimmungsbereich: 0,01–5% Cl⁻ (Betonmasse); Kritischer Wert (PN-EN 206): 0,20–0,40% Cl⁻ Zementmasse (abhängig von Klasse); Lösemittel: HNO₃ verdünnt 1:1 (löst säurelösliche Chloride); Titrant: AgNO₃ 0,1 mol/L.
Wie lange dauert die Prüfung?
Die für die einzelnen Schritte angegebenen Zeiten ergeben zusammen rund 5 Std. 40 Min.–6 Std. 15 Min. Das Verfahren umfasst 10 Schritte.
Welche Geräte werden benötigt?
Potentiometrischer Titrator mit Ag-Elektrode, Silber-Indikatorelektrode, Ag/AgCl-Referenzelektrode, Kernbohrer / Profilfräse, Labormühle (Betonzerkleinern), Heizplatte / Wasserbad, Analysenwaage 0,1 mg. Richtpreis für das Kerngerät (Potentiometrischer Titrator mit Ag-Elektrode): 25 000–60 000 PLN.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Korrosionsdiagnostik von Brücken, Viadukten und Straßenüberführungen; Bewertung von Parkhauskonstruktionen (Auftausalze); Prüfung von Küsten- und Meeresbauwerken (Meerwasserchloride); Chloridprofilierung (Konzentration vs. Tiefe) — Prognose der Zeit bis Korrosionsinitiation; Qualitätskontrolle von Transportbeton — Cl⁻-Gehalt in Komponenten; Baugutachten — Zustandsbewertung bestehender Stahlbetonkonstruktionen; Wissenschaftliche Forschung zu Chloriddiffusion und Korrosionsinhibitoren.
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Salpetersäure 65% — stark ätzend! Säurebeständige Handschuhe, Schutzbrille, Abzug beim Auflösen; Silbernitrat — färbt Haut (schwarze Flecken), sensibilisierend, augenreizend; Kaliumthiocyanat — giftig beim Verschlucken, reizend; Betonstaub — P2-Maske beim Mahlen und Sieben (kristallines Siliziumdioxid); Kernbohrer — Vibrations- und Lärmgefahr, persönliche Schutzausrüstung.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-EN 14629.