# Karbonatisierung

> Karbonatisierung erklärt: wie Kohlendioxid Beton und Kalkmörtel verändert, warum die Bewehrung ihren Schutz verliert und wie die Karbonatisierungstiefe gemessen wird.

Adresse: https://www.stmb24.de/themen/karbonatisierung
Geprüft am: 2026-10-19
Autor: Andre Wengorra, Geschäftsführer (https://www.stmb24.de/andre-wengorra)
Betrieb: STMB 24 GmbH, Standorte Geesthacht und Grömitz, Einsätze auch in Berlin und Brandenburg

![Karbonatisierung: Garagendecke im Schnitt mit Karbonatisierungsfront, rostendem Stahl am Riss, Abplatzung und Phenolphthalein-Probe von der Leiter](https://www.stmb24.de/media/pages/themen/karbonatisierung/45413a6018-1792367820/karbonatisierung-funktionsweise-stmb24-1920x.webp)

# Karbonatisierung

Auch: Carbonatisierung, Karbonatation

Karbonatisierung ist die chemische Reaktion, bei der Kohlendioxid aus der Luft das Calciumhydroxid in Beton, Mörtel und Putz in Calciumcarbonat umwandelt und dabei den pH-Wert des Porenwassers senkt.[1][2] Im Stahlbeton verliert die Bewehrung ihren Schutz, sobald die Karbonatisierungsfront sie erreicht, bei Luftkalkmörtel ist die Karbonatisierung dagegen der eigentliche Erhärtungsvorgang.[2][3]

![Andre Wengorra, Geschäftsführer der STMB24](https://www.stmb24.de/media/pages/andre-wengorra/8318faa812-1791588498/andre-wengorra-80x80-crop.webp)

Von [Andre Wengorra](https://www.stmb24.de/andre-wengorra)

## So wandert die Karbonatisierung in den Beton

![Karbonatisierung, Funktionsweise: Stahlbetondecke einer Garage im Schnitt, Kohlendioxid dringt von unten ein, graue Karbonatisierungsfront, am Riss bis zum rostenden Stahl, Abplatzung mit Rostfahne, Phenolphthalein-Probe mit rosa Kern](https://www.stmb24.de/media/pages/themen/karbonatisierung/5066923e82-1792367820/karbonatisierung-funktionsweise-stmb24.webp)

Schematische Darstellung einer Garagendecke aus Stahlbeton im Schnitt mit zwei Lagen Bewehrung, einem Riss und einer Probestelle. Die Nummern folgen dem Kohlendioxid aus der Luft über die Front bis zum rostenden Stahl und zeigen, wie die Tiefe geprüft wird.

1. **Kohlendioxid dringt aus der Luft ein:** Beton nimmt mit der Zeit Kohlendioxid aus der Umgebungsluft auf. Es reagiert mit dem Calciumhydroxid zu Calciumcarbonat, und das betrifft praktisch jeden Beton während seiner Nutzungsdauer.
2. **Front senkt den pH-Wert ab:** Weil bei der Reaktion die Hydroxidionen im Porenwasser gebunden werden, sinkt der pH-Wert, und die Front zieht langsam von der Oberfläche nach innen. Mit dem Alter des Betons und einem höheren Wasserzementwert wird sie tiefer.
3. **Am Riss geht sie tiefer zum Stahl:** Durch Risse, Kiesnester und Verdichtungsporen dringt die Karbonatisierung tiefer ein als in der geschlossenen Fläche. So erreicht sie die Bewehrung an solchen Stellen früher.
4. **Stahl rostet, Beton platzt ab:** Fällt der pH-Wert am Stahl unter 11,5, verliert er seine Passivschicht und rostet bei genug Feuchte. Der Rost sprengt die Betondeckung ab, und an der Decke zeigen sich Abplatzungen und Rostfahnen.
5. **Phenolphthalein: rosa: alkalisch:** Eine frische Bruchfläche wird mit Phenolphthaleinlösung besprüht: Wo der pH-Wert über 9 liegt, färbt sich der Beton rosa, die karbonatisierte Zone bleibt farblos. Die Instandsetzung übernimmt ein Fachbetrieb für Betoninstandsetzung, wir beseitigen die Wasserquelle und trocknen angrenzende Bauteile.

## Was bei der Karbonatisierung passiert

Wenn Zement mit Wasser reagiert, entsteht neben dem Zementstein Calciumhydroxid, und es bestimmt nach BauNetz Wissen im Wesentlichen die Alkalität des [Betons](https://www.stmb24.de/themen/beton), die den eingelegten Bewehrungsstahl vor Korrosion schützt.[1] Mit der Zeit nimmt der Beton Kohlendioxid aus der Umgebungsluft auf, es reagiert mit dem Calciumhydroxid zu Calciumcarbonat, und dieser Vorgang schreitet von außen nach innen fort und senkt die Alkalität von Beton und Porenlösung.[1]

Nach einem Bericht des Instituts für Bauforschung der RWTH Aachen löst sich Calciumhydroxid jeweils in kleiner Menge im Porenwasser und fällt mit gebundenem Carbonat als Calcit aus, und auch die Calciumsilikathydrate wandeln sich zu Calcit und amorpher Kieselsäure um.[2] Weil dabei die Hydroxidionen des Porenwassers gebunden werden, sinkt sein pH-Wert bis unter 9.[2]

Karbonatisierung betrifft praktisch jeden Beton: Wegen des Kohlendioxids in der Umgebung karbonatisieren fast alle Betone während ihrer Nutzungsdauer, und der Vorgang gehört nach einer Studie der Universität Zhejiang zu den Hauptgründen, warum die Dauerhaftigkeit von Beton nachlässt.[4] Kommt Wasser durch ein Leck dazu, findet eine [Leckageortung](https://www.stmb24.de/leckageortung) die Quelle, bevor die Feuchte im Bauteil die Korrosion beschleunigt.

## Karbonatisierung und Korrosion der Bewehrung

In alkalischem Beton bildet sich auf dem Stahl eine Passivschicht, und dringt die Karbonatisierungsfront bis zum Betonstahl vor, wird sie zerstört, und bei entsprechend hoher Feuchte setzt Korrosion ein.[2] Nach BauNetz Wissen beginnt die flächige Depassivierung des Bewehrungsstahls, wenn der pH-Wert unter 11,5 sinkt.[1] Wie feucht das Bauteil an dieser Stelle ist, entscheidet über den Rost, und zu den [Sofortmaßnahmen](https://www.stmb24.de/sofortmassnahmen) gehört, freiliegenden Stahl trocken zu halten.

Chloride, Sulfate oder Nitrate unterbrechen die Passivschicht auf andere Weise: Ihre Ionen verdrängen an der Bewehrung die schützenden Hydroxidionen, und mit Wasser und Sauerstoff entstehen punktförmige Lochfraßnarben.[1] Chloride stammen nach BauNetz Wissen etwa aus Tausalzen, Meerwasser, gechlortem Badewasser in Schwimmbädern, den magnesiumchloridhaltigen Bindemitteln von Magnesiaestrichen oder aus Betrieben, die mit chloridhaltigen Salzen und Reinigern arbeiten, und früher wurden sie dem Beton zum schnelleren Abbinden sogar zugesetzt, was heute verboten ist.[1] Rostet der Stahl, wird sein Querschnitt kleiner, der die Zugkräfte aufnimmt, und das hat neben dem sichtbaren Schaden statische Folgen.[1] Wenn in einer Tiefgarage [Wasser aus der Decke tropft](https://www.stmb24.de/schadenwissen/wasserschaden/wasser-tropft-aus-der-decke), kann es Tausalz bis an die Bewehrung tragen.

## Was die Karbonatisierung beschleunigt

Damit Kohlendioxid keinen Schaden anrichtet, braucht Beton nach BauNetz Wissen geschlossene Oberflächen, denn durch Wasserblasen unter Gesteinskörnern, Verdichtungsporen, Kiesnester und Risse dringt die Karbonatisierung tiefer ein und kommt der Bewehrung näher.[1] Sorgfältiges Verdichten durch Rütteln und ein passender Wasserzementwert sind deshalb entscheidend, und bei offener Oberfläche dringt Wasser leichter durch die Kapillarporen ein.[1] Ein dauerhaft [feuchter Fleck an der Wand](https://www.stmb24.de/schadenwissen/wasserschaden/feuchter-fleck-an-der-wand) aus Sichtbeton zeigt, wo Wasser durch offene Poren eindringt. Zu viel Anmachwasser macht den Beton außerdem witterungsempfindlicher, er sondert beim sogenannten Bluten Wasser ab, und das stärkere Schwinden beim Austrocknen erhöht die Spannungen und die Gefahr von Rissen.[1]

Wie stark Zeit und Wasserzementwert wirken, zeigt die Untersuchung aus Zhejiang: Mit zunehmendem Alter wächst die Karbonatisierungstiefe, und bei gleichem Alter ist sie umso größer, je höher der Wasserzementwert des Betons ist.[4]

## Karbonatisierungstiefe messen

Die gängigste Prüfung ist das Besprühen einer frischen Bruchfläche mit Phenolphthaleinlösung, die zeigt, ob der pH-Wert über oder unter 9 liegt, und mit dem Polarisationsmikroskop lässt sich das gebildete Calcit nachweisen, weil es wegen seiner starken Doppelbrechung bei gekreuzten Polarisatoren heller erscheint als die übrigen Minerale des Zementsteins.[2] Geregelt ist die Phenolphthalein-Prüfung an Festbeton in DIN EN 14630, Ausgabe 2007-01, aus der Normenreihe für Schutz und Instandsetzung von Betontragwerken.[5]

Die Farbprüfung ist einfach, erfasst aber den Grad der Karbonatisierung nicht genau und kann teilweise karbonatisierte Zonen nicht abgrenzen.[4] Weil sie von Hand ausgewertet wird, kommen Ablesefehler hinzu, und Forscher haben deshalb begonnen, die Färbung mit Bildverarbeitung auszuwerten.[4] In der Vergleichsstudie lagen die mit chemischer Calciumcarbonat-Analyse, Infrarotspektroskopie und Thermogravimetrie bestimmten Tiefen zwei- bis dreimal so hoch wie mit Phenolphthalein, und die quantitative Calciumcarbonat-Analyse erwies sich als genaueste Methode.[4]

Verfahren zur Bestimmung der Karbonatisierung im Vergleich

| Verfahren | Einordnung nach der Studie |
| --- | --- |
| Phenolphthalein-Indikator | einfach und praxistauglich, Grad der Karbonatisierung nicht genau |
| Quantitative Calciumcarbonat-Analyse | genau, grenzt vollständig, teilweise und nicht karbonatisierte Zonen ab |
| Infrarotspektroskopie | liefert die Tiefe, nicht den Gehalt an einem Punkt |
| Röntgenbeugung | keine quantitative Bestimmung von Calciumcarbonat oder Calciumhydroxid |
| Thermogravimetrie | ungenau wegen unsicherer Zersetzungstemperaturen |

Nach den Schlussfolgerungen der Studie in Scientific Reports 2023.[4]

## Realkalisierung bei der Betoninstandsetzung

Die damalige Richtlinie des Deutschen Ausschusses für [Stahlbeton](https://www.stmb24.de/themen/stahlbeton) zum Schutz und zur Instandsetzung von Betonbauteilen nannte das Wiederherstellen des alkalischen Milieus als eigenes Instandsetzungsprinzip R.[2] Vereinfacht würde es, wenn man die karbonatisierte Betondeckung stehen lässt und mit hydraulisch gebundenem Mörtel mit ausreichender Alkalireserve überdeckt, aus der sich unter günstigen Bedingungen, auch bei genügender Feuchte, wieder ein alkalisches Milieu aufbaut.[2]

Diffundieren Hydroxidionen in den karbonatisierten Bereich, kann der pH-Wert des Porenwassers wieder auf 11 steigen, und es bilden sich neue Calciumsilikathydrate, das gebildete Calcit bleibt aber erhalten.[2] Um Erfahrungen aus der Praxis zu gewinnen, untersuchte das Institut eine Brücke an der A 9, die etwa zehn Jahre zuvor mit Spritzbeton instandgesetzt worden war.[2] Das Ergebnis zeigt, wie schwer der Nachweis am Bauwerk ist: Im Altbeton der Bohrkerne fand sich keine Calcitbildung, der Spritzbeton war mit 70 bis 100 mm statt geplanter 30 mm deutlich dicker, die karbonatisierte Schicht war vermutlich vorher abgetragen oder abgeplatzt, und eine Aussage zur Realkalisierung war nicht möglich.[2]

## Karbonatisierung von Kalkmörtel und Kalkputz

Bei Luftkalk schließt die Karbonatisierung einen Kreislauf: Kalkstein aus Calciumcarbonat wird durch Brennen zu Branntkalk und durch Löschen mit Wasser zu Kalkhydrat, und im [Mörtel](https://www.stmb24.de/themen/moertel) nimmt das Kalkhydrat wieder Kohlendioxid aus der Luft auf, wie eine Literaturstudie in der Zeitschrift Mauerwerk beschreibt.[3] Für die Reaktion muss Wasser in gasförmigem Zustand vorhanden sein, und der Luftkalk nimmt dabei unterm Strich Kohlendioxid auf.[3]

Der endgültige Karbonatisierungsgrad pendelt sich nach der Studie zwischen 80 und 90 Prozent ein, und Mechanismus und Geschwindigkeit hängen von den Mineralien, der Textur, den Zusätzen, der Kalkart, der Wanddicke und der Dicke der Mörtelschicht ab, wobei tiefer liegende Schichten weniger karbonatisieren.[3] Unter natürlichen Bedingungen dauert die Karbonatisierung je nach Dicke von Putz oder Mörtel wenige Wochen bis viele Jahre.[3] Die Karbonatisierungsfront ist dabei keine scharfe Grenze, auch vor ihr fällt der Karbonatisierungsgrad nicht sofort auf null, und für schlüssige Ergebnisse braucht es nach den Verfassern eine Kombination verschiedener Untersuchungsverfahren.[3] Weil Kalkmörtel in der Nutzungsphase Kohlendioxid bindet, verringert die Karbonatisierung nach einer in der Studie zitierten Umweltbewertung das Treibhauspotenzial der Mörtelprodukte deutlich.[3]

## Wie wir Karbonatisierung bei Schäden berücksichtigen

Zeigen Balkonplatten, Garagendecken oder Kellerdecken Abplatzungen und Rostfahnen, prüfen wir, wo Wasser in den Beton gelangt, und messen die Feuchte. Die Instandsetzung des Betons gehört in die Hände von Fachbetrieben für Betoninstandsetzung, wir beseitigen die Wasserquelle und trocknen angrenzende Bauteile.

Erneuern wir nach einem Wasserschaden [Kalkputz](https://www.stmb24.de/themen/kalkputz), lassen wir ihm Zeit zum Erhärten: Wir trocknen den Raum nicht mit voller Geräteleistung aus und streichen nicht vorzeitig mit dichten Anstrichen, weil der frische Putz für die Karbonatisierung Feuchte und Luft braucht. Wie lange das dauert, hängt von der Putzdicke ab, und bei dicken Lagen planen wir die Folgearbeiten entsprechend später ein.

24h-Notruf, auch am Wochenende und an Feiertagen

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Wir klären die Lage am Telefon und kommen zur Schadensaufnahme.

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Belege

Quellen

1. BauNetz Wissen (Heinze GmbH): [Chemische Prozesse: Karbonatisierung und Korrosion durch Chloride](https://www.baunetzwissen.de/beton/fachwissen/schaeden/chemische-prozesse-151186). Fachwissen Beton, Schäden: Abschnitte Karbonatisierung, Korrosion durch Chloride und Schadensbilder. Abgerufen am 12.10.2026.
2. Institut für Bauforschung der RWTH Aachen (ibac), im Auftrag des Deutschen Instituts für Bautechnik: [Realkalisierung von Stahlbetonbauteilen, die mit Spritzbeton instandgesetzt wurden, unter Praxisbedingungen, Forschungsbericht T 2696](https://www.irbnet.de/daten/rswb/95009502249.pdf). Abschlussbericht F 458 vom 18.11.1994, Abschnitte 1.1 bis 1.3 und 2. Abgerufen am 12.10.2026.
3. European Lime Association (EuLA), Beitrag in der Zeitschrift Mauerwerk: [E. Despotou, T. Schlegel, A. Shtiza, F. Verhelst: Literature study on the rate and mechanism of carbonation of lime in mortars (Literaturstudie über Geschwindigkeit und Mechanismus der Karbonatisierung von Kalk in Mörteln)](https://eula.eu/wp-content/uploads/2023/09/2016_Despotou-et-al_Literature-study-on-the-rate-and-mechanism-of-carbonation-of-lime-in-mortars_Mauerwerk-Pp.124-137.pdf). Mauerwerk 20 (2016), Heft 2, S. 124 bis 137: Kurzfassung, Einleitung und Schlussfolgerung. Abgerufen am 12.10.2026.
4. Zhejiang University und Zhejiang University of Water Resources and Electric Power, in Scientific Reports: [Bei Li, Ye Tian, Guoyi Zhang u. a.: Comparison of detection methods for carbonation depth of concrete](https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10651851/). Scientific Reports 13 (2023), 19980: Abstract, Introduction und Conclusions. Abgerufen am 12.10.2026.
5. DIN Media GmbH: [DIN EN 14630:2007-01, Produkte und Systeme für den Schutz und die Instandsetzung von Betontragwerken, Prüfverfahren, Bestimmung der Karbonatisierungstiefe im Festbeton mit der Phenolphthalein-Prüfung, Produktseite](https://www.dinmedia.de/de/norm/din-en-14630/94004900). Titel und Ausgabe. Abgerufen am 12.10.2026.

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