Bauchemie

Unter Bauchemie, häufig auch als Baustoffchemie bezeichnet, versteht man allgemein die Chemie im Bauwesen. Die Bauchemie ist auf Grund ihrer immensen Bedeutung für die Wirtschaft ein eigenständiges Gebiet der anorganischen Chemie. Bauchemie vereint die Fachgebiete der Technischen Chemie im baustoff- und bauteilproduzierenden Gewerbe, die naturwissenschaftlichen Grundlagen der Werk- und Baustoffkunde und -physik bis hin zur Mineralogie, die chemisch-technische Thermodynamik bis hin zur Werkstoffchemie im Kontext der Materialwissenschaften. Sie beschäftigt sich primär mit den chemischen und physikalischen Eigenschaften der Baustoffe und ihren chemischen Reaktionen und Verbindungen. Wichtige Beispiele sind die chemischen Reaktionen bei der Erhärtung des Zements im Beton (Thema: Hydratation im Teilgebiet der Zementchemie) und der Schutz des Bewehrungsstahls vor Rost im alkalischen Milieu des Betons (allgemein: Baustoffkorrosion im Kontext angewandter physikalischer Chemie).

Ein weiteres Gebiet sind die Reaktionen von Baustoffen, wenn andere Stoffe auf sie einwirken, zum Beispiel die Schädigungsmechanismen wenn saurer Regen durch Luftschadstoffe entsteht und auf anorganische nicht-metallische Baustoffe (z. B. Beton, Putz oder Mörtel) einwirkt. Auch der lösende Angriff auf Beton (sog. Betonkorrosion) wird unter dem Oberbegriff "Chemischer Angriff" zusammengefasst. Ein weiteres bekanntes Thema ist die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) im Betonzuschlag. Auch Ausblühungen an Mauerwerk sind meist chemische Verbindungen aus dem Bereich der Anorganischen Chemie. Eine bauchemische Schadensanalyse ist daher meist Voraussetzung für erfolgreiche Sanierungs- und Instandsetzungsarbeiten an geschädigten Bauteilen und Baustoffen.

Außerdem stellt die Bauchemie Chemikalien zur Verfügung, mit denen Bauwerke geschützt, abgedichtet oder saniert werden können. Dies sind z. B. Anstrichmittel, Dichtungsstoffe, Kleber etc. Mit Epoxidharzen können beispielsweise Bauteile kraftschlüssig verbunden und mit Dichtungsmassen Risse saniert werden. Mit bestimmten Anstrichen oder Beschichtungen kann man Bauwerke vor Graffiti oder dem frühzeitigen Verschmutzen schützen. Auch hydrophobierende Putzbeschichtungen auf Basis des Lotuseffekts sollten hier genannt werden.

Zuschlagstoffe verändern die chemischen und physikalischen Eigenschaften anorganischer nicht-metallischer Bau- und Werkstoffe (Rohdichte, Druck- und Biegezugfestigkeit, Abrieb, Härte, Chemischer Widerstand, etc.).

Chemische Additive und Zusatzmittel haben einen noch weitreichenderen Einfluss auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Baustoffen. Bekannt sind insbesondere die Betonzusatzmittel wie Abbindebeschleuniger, Verflüssiger, Dichtungsmittel, Luftporenbildner oder Verzögerer.

In der Bauchemie ist es üblich die chemischen Verbindungen als Kurzformeln anzugeben (man sollte bedenken, dass dies im Gegensatz zur Verwendung der IUPAC-Schreibweise durchaus zu Missverständnissen führen kann):

Kurzformel Chemische Formel Stoff
C CaO Calciumoxid
M MgO Magnesiumoxid
S SiO2 Siliziumdioxid
A Al2O3 Aluminiumoxid
F Fe2O3 Eisen(III)oxid
T TiO2 Titandioxid
N Na2O Natriumoxid
K K2O Kaliumoxid
H H2O Wasser
s SO3 Schwefeltrioxid
n NO2 Stickstoffdioxid
p PO3 Phosphortrioxid


Beispiele:

Tricalciumaluminat (Calciumaluminat) mit der oxidischen Formel 3CaO * Al2O3 lautet in der „Zement-Schreibweise“ vereinfacht: C3A
Tricalciumsilikat (Alit) mit der oxidischen Formel 3CaO * SiO2 lautet in der „Zement-Schreibweise“ vereinfacht: C3S
Calciumaluminatferrit (Brownmillerit) mit der oxidischen Formel 4CaO * Al2O3 * Fe2O3 lautet in der „Zement-Schreibweise“ vereinfacht: C4AF
Die Pleochroitphase Ca20Al22.6Fe3+2.4Mg3.2Fe2+0.3Si3.5O68 kann auch ein Bestandteil von Zement sein. Die IUPAC-Schreibweise findet meist dann Anwendung, wenn man einen besondere Aussage zur Chemie, beispielsweise der chemischen Zusammensetzung oder dem Oxidationszustand eines Elements, zum Ausdruck bringen will.

Literatur

Horst Reul: Handbuch der Bauchemie. Augsburg 1991; ISBN 3-87846-143-7
Lea, F M.; Hewlett, P.C.: Chemistry of Cement and Concrete (4th Ed.). Butterworth-Heinemann, 2004; ISBN 978-0750662567

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