Chrom im Zement – Chromatreduzierer

Der Gehalt an wasserloslichen Chrom(VI)-Verbindungen liegt bei deutschen Zementen zwischen 1…30 mg/kg, der grofite Teil stammt aus den Zementausgangsstoffen. Seit An – fang der 90er Jahre gilt es als medizinisch gesichert, dass wasserlosliche Chromate der Ausloser fur das sogenannte Kontaktekzem („Maurerkratze “) sind. In den letzten Jahren erkrankten jahrlich bis 400 Beschaftigte an dieser durch den Umgang mit Zement hervor – gerufenen Hautkrankheit.

Auf Initiative der Berufsgenossenschaft Bauwirtschaft konnte erreicht werden, dass ab dem Jahr 2000 in Deutschland nur noch chromatarme Sackzementware (Chromgehalt < 2 mg pro kg Zement) verfugbar ist. Nachdem der Chromgehalt nicht nur von Sackzementen, sondem auch von einer Reihe zementhaltiger Produkte wie Mortel und Fliesenkleber redu – ziert wurde, ist die Zahl der an Kontaktekzem Erkrankten von 429 im Jahre 1998 auf 243 im Jahre 2003 zuruckgegangen. Ihren Abschluss fand die Initiative „Chromatarmer Ze­ment44 im Januar 2005.

Die Umsetzung der europaischen Gesetzgebung (Richtlinie 2003/53/EG) in nationales Recht, Anhang IV Nr. 26 der Gefahrstoffverordnung: "Zement und Zubereitungen, die Zement enthalten, durfen nicht verwendet werden, wenn in der nach Wasserzugabe gebrauchsfertigen Form der Gehalt an loslichem Chrom(VI) mehr als 2 mg/kg Trocken – masse des Zements betragt" flihrte dazu, dass ab dem 17.01.2005 ausschlieBlich chromat­armer Zement in Verkehr gebracht und fur zementhaltige „Zubereitungen^ wie Beton ver­wendet werden darf, wenn grundsatzlich nicht ausgeschlossen werden kann, dass bei der Verarbeitung Hautkontakt auftritt.

Bleibt nun noch die Frage zu beantworten, wie chromatarme Zemente hergestellt werden. Um den Chromatgehalt des Zements zu reduzieren, muss das enthaltene wasserlosliche Chrom(VI) durch ein Reduktionsmittel in Chrom(III) umgewandelt werden. Cr(III)-Ver – bindungen sind nicht toxisch und besitzen keine sensibilisierende Wirkung. Sie losen keine „Maurerkratze44 aus. In alkalischer Losung geht Chrom(III) in blaulich-griine Chrom(III)- hydroxid-Gele iiber.

Als Chromatreduzierer (CR) kommen Eisen(II)-sulfat, Zinnsulfat und verschiedene Sul­fonate zum Einsatz. Aus Kostengrunden wird bisher am haufigsten Eisen(II)-sulfat einge- setzt, meist als gut losliches Heptahydrat FeS04 • 7 H20. Gl. (8-26) beschreibt die Reduk – tion von Chromat durch Eisen(II)-sulfat. Im stark alkalischen Milieu des Betons wandelt sich das Fe2+ sofort in Eisen(II)-hydroxid Fe(OH)2 um. Die Redoxprodukte sind die Hydro­xide von Cr3+ und Fe3+.

Cr042′ + 3 Fe(OH)2 + 4 H20 —^ Cr(OH)3 + 3 Fe(OH)3 + 2 ОІГ (8-26)

Theoretisch miissen zur Reduktion von 1 mg Chromat 7,2 mg Eisen(II)-sulfat-Heptahydrat eingesetzt werden. Praktisch arbeitet man meist mit dem 7 – lOfachen Uberschuss an FeS04, damit die Reduktion von Chrom(VI) so vollstandig wie moglich erfolgt. Das Re­duktionsmittel kann entweder als Zementzusatzmittel bei der Herstellung des Zements oder als Betonzusatzmittel bei der Betonherstellung eingesetzt werden.

Untersuchungen haben ergeben, dass der Einsatz von Chromatreduzierem zu keinen gra – vierend negativen Einflussen auf die Frisch – und Festbetoneigenschafiten von Beton und Mortel sowie auf die Bewehrungskorrosion fuhrt. Dennoch sind einige Fragen noch nicht bis ins Detail aufgeklart. Durch die Zugabe von FeS04 • 7 H20 als Chromatreduzierer wird der Anteil an Sulfattrager verandert. Das kann die Wirksamkeit der Betonzusatzmittel be – einflussen, z. B. konnen sich die Verarbeitungseigenschaften bei der Verwendung modemer FlieBmittel andem.

Betrachtet man die Auslaugrate von Schwermetallen, insbesondere von Chrom, aus Beton als ein Indiz fur seine Umweltvertraglichkeit (Кар. 9.3.8), so ist der ohnehin geringe Anteil an auslaugbarem Chrom bei chromatreduzierten Betonen noch kleiner. Insofem kann man von einer verbesserten Umweltvertraglichkeit chromatreduzierter Betone sprechen.

Es soli an dieser Stelle noch einmal darauf verwiesen werden, dass zweiwertiges Eisen relativ leicht durch Luftoxidation in Eisen(III) uberfuhrt wird. Das bedeutet, der Eisen(H)- Gehalt chromatarmer Zemente nimmt mit der Zeit infolge Luftoxidation unter Bildung von Eisen(III)-Verbindungen ab und steht es fur die Reduktion von Chromat nicht mehr zur Verfugung. Die voile Reduktionskraft wird bei chromatarmen Zementen auf ca. 2 Monate veranschlagt. Das macht kiinftig die generelle Angabe eines Verfallsdatums notwendig.

Tab. 8.3 enthalt einige orientierende Angaben zur Korrosion ausgewahlter Baumetalle durch nichtmetallisch-anorganische Baustoffe.

Tabelle 8.3 Korrosiver Angriff nichtmetallisch-anorganischer Baustoffe auf Baumetalle

Nichtmetallisch-

Baumetalle

anorganischer

Baustoff

A1

Cu

Zn Pb

Cr

Stahl

Kalke, Zement- mortel, Beton (alkalisches Milieu)

+

– –

+

+

Gips – und Anhydrit – binder (Sulfate)

+

– +

+

Magnesiabinder

(Chloride)

– +

+

(+ bestandig, – korrosiver Angriff)