Als biogen-induzierte Betonkorrosion (MICC) im Abwasserkanal bezeichnet man einen biochemischen Zweistufenprozess: Sulfat-reduzierende Bakterien (SRB) im Tauchzone-Schlamm reduzieren Sulfat zu Schwefelwasserstoff (H2S); das Gas steigt in den Rohrfreiraum und wird dort von Schwefel-oxidierenden Bakterien (SOB) im feuchten Biofilm der Rohrkappe zu Schwefelsäure oxidiert, die die Zementsteinstoffe löst und Gips sowie Ettringit bildet. Angegriffen wird die Scheitelzone teilausgelassener Kanäle, Schächte und Becken über dem Wasserspiegel—die Zone, in der Beschichtungssysteme ihre Wirkung entfalten.
TL;DR — Der Oberflächen-pH fällt auf 1-3, obwohl die Porenlösung bei pH 12,5-13,5 liegt. Schutz setzt an beiden Stufen an: dichte Rezeptur (w/z ≤0,45, Deckung ≥40 mm, Klasse XA nach EN 206), säurefeste Barriere (Epoxid-Glasflocken-Dickbeschichtung, Vinylester-Mörtel, Polyharnstoff oder Edelstahl-Inlay) und optional H2S-Unterdrückung durch Dosierung. Abnahme über messbare Größen: Trockenfilmdicke, Porenfreiheit, Haftzugfestigkeit.
Kennzahlen
- Die Porenlösung von Beton ist stark alkalisch (pH ≈ 12,5-13,5); sobald der Kronen-Biofilm fortlaufend Säure abscheidet, sinkt der Flüssigkeitsfilm auf der Oberfläche auf pH 1-3—das schnelle Lösungsgebiet der Hydratphasen.
- H2S im Rohrfreiraum liegt bei normalem Haushaltsabwasser meist <10 ppm, in septischen, stehenden Abschnitten aber bei Dezenn- bis Hundert ppm; Geruchswahrnehmung bereits um 0,1 ppm.
- Die Oxidation verläuft als H2S + 2O2 → H2SO4 + H2O, mikrobiell katalysiert; Acidithiobacillus thiooxidans dominiert korrodierende Oberflächen und toleriert pH <1 (Appl. Environ. Microbiol., 2007, PMID 17142362).
- Auswertungen von Felduntersuchungen und Laborversuchen geben Materialverluste an der Krone im Bereich 0,5-2 mm pro Jahr für stark geschädigte Abschnitte an (Materials Reports 2025, 39(7):108-118).
- Gips (CaSO4·2H2O) und Ettringit beanspruchen mehr Volumen als die ersetzten Phasen; Eigenspannungen mindern die Biegefestigkeit vor der Druckfestigkeit.
- Bemessungsanker: die Klassen XA1-XA3 der EN 206 regeln Festigkeit, w/z-Wert und Deckung (Richtwerte w/z ≤0,45, Deckung ≥40 mm); Industrie Bauwerke folgen GB/T 50046; Gesamttrockenfilmdicke der Auskleidung ≥1,5-2,5 mm.
Mechanismus: die Zweistufenkette vom Sulfat zur Säure
Tauchzone: SRB erzeugen H2S
Sulfat im Abwasser und Sohlenschlamm (Haushaltsabwasser führt meist 30-300 mg/L Sulfat, mit Industrieanteil mehr) dient Desulfovibrio-artigen Bakterien im anaeroben Biofilm als Elektronenakzeptor; das freigesetzte Sulfid löst als H2S. Warmes Wasser, geringe Geschwindigkeit, Aufenthaltszeit und Ablagerungen vervielfachen die Produktion; Abwurfschächte und turbulente Strecken wirken als Austrittsstellen.
Kronenzone: SOB bilden die Säure vor Ort
H2S aus dem Freiraum wird vom Kapillar- und Kondensatfilm auf der Betonkrone absorbiert. Schwefeloxidierende Bakterien (Acidithiobacillus/Thiobacillus, begleitet von Beggiatoa) oxidieren es stufenweise zu Schwefelsäure. Der Säurefilm rinnt nach unten—der Angriff ist am Scheitel am tiefsten und flacht zu den Schultern ab: das MICC-Feldmerkmal.
Schädigung: Lösung und Dehnung
Schwefelsäure neutralisiert zuerst Portlandit, dann zersetzt sie das C-S-H-Gel zu Gips und Ettringit. Weicher, löslicher Gips wird von der Luftströmung abgetragen und gibt frische alkalische Fläche für den nächsten Biofilm frei; Ettringitkristallisation im engen Raum dehnt, rissen und abplatzt die Schicht. Wenn niedriger pH und Chloride die Bewehrung erreichen, beschleunigt sich Rostsprengung. Auszulegen gegen Überlagerung: innere biogene Säure plus Sulfat und CO2 von der Erdreichseite.
Fünf Einflussgrössen der Geschwindigkeit
Temperatur (20-35 °C ist das aktive Band kommunaler Abwässer); Aufenthaltszeit und Ablagerungen (bestimmen die H2S-Produktion); Gefälle und Füllgrad (bestimmen die Befeuchtungszeit der Krone); Wasserbeschaffenheit (Sulfatgrundlage, schwefelhaltige Industrieeinleitungen, Nährstoffe); und Betongüte—w/z-Wert, Verdichtung, Oberflächenpermeabilität. Zwischen baugleichen Abschnitten unterscheidet sich die Qualität der Fertigungslose meist genau dadurch.
Schutzsysteme im Vergleich
| Weg | Prinzip | Position | Einbaufenster | Abnahme |
|---|---|---|---|---|
| Beton mit hoher Dichte | Geringere Permeabilität bremst das Säureeindringen | Neue Rohre, Schächte | Misch- und Kühlphase | Festigkeit, Undurchlässigkeit, Deckung |
| Epoxid-Glasflocken-Dickbeschichtung | Flockenlamellen verlängern den Diffusionsweg | Krone über Wasser, Schachtwände | ≥5 °C, trockener Untergrund | Gesamt-TFD ≥1,5 mm, keine Fehlstellen |
| Vinylester + Quarzsandmörtel | Säurefeste Harzmatrix mit abgestufter Füllung | Stark saure Strecken, Rinnen | Handauftrag oder Spachtel | Dicke, Hohlklang, Barcol-Härte |
| Sprüh-Polyharnstoff | 100 % Feststoff, schnelle Reaktion, überbrückt Risse | Sanierung, bewegliche Untergründe | Hochdruck-2-Komponenten-Anlage, trockene Fläche | ≥2 mm, Stösse, Haftung |
| Prozessdosierung (Eisensalz, Calciumnitrat, Belüftung) | Fällt Sulfid aus oder hält es oxidiert | Netzwerk, Pumpensümpfe | Dauerbetrieb | H2S-Rückgang im Gasmonitoring |
Verarbeitung und Abnahme
Der Untergrund entscheidet
Die korrodierte Fläche ist ein Scheinuntergrund: die mürbe Schicht bis auf festen Beton abschleifen (üblich 2-5 mm), hochdruckreinigen, für Epoxid-Systeme auf <6-8 % Restfeuchte austrocknen; Fehlstellen mit Epoxidmörtel verfüllen. Unter 1,0-1,5 MPa Haftzug erst nachfestigen, dann auskleiden.
Klimafenster
Verarbeiten bei ≥5 °C und mindestens 3 °C über Taupunkt; auf der Kronenunterseite sind thixotrope, laufhemmende Rezepturen nötig. Epoxid-Glasflocken als Grundierung—zwei Dickschichten—Deckschicht aufbauen, Überarbeitungsfristen einhalten; Gesamt-Trockenfilmdicke ≥1,5-2,5 mm.
Betriebliche Kontrolle
Abschnitte nach Risiko stufen; Kronenfarbe beobachten (graue mürbe Kruste = Säureaktivität), Schichtdicke und Ablösungsanteil messen, H2S und Oberflächen-pH als Frühindikatoren trenden. Kleinschäden ausfräsen, anschleifen und mit ≥50 mm Überlappung ausbessern.
Häufige Fragen
Warum wird die Krone zerfressen, die Sohle aber wirkt heil?
Die Oxidation braucht Sauerstoff—Säure entsteht nur über dem Wasserspiegel im feuchten Biofilm. Unter Wasser erzeugen SRB H2S, aber keine Säure; Sohlenschäden stammen aus Abrieb, Rostsprengung oder äußerem Angriff—andere Mechanismen, anderer Schutz.
Ist industrielle Schwefelsäure dasselbe Problem?
Die Materialantwort überschneidet sich (säurefeste Auskleidung), aber chemisch stammende Säure kann jede benetzte Fläche in potenziell höherer Konzentration angreifen, während biogene Säure auf das Kronenband konzentriert ist. Wasseranalyse und Hydraulikprofil gemeinsam lesen, dann das System auslegen.
Kann Dosierung eine Auskleidung ersetzen?
Dosierung unterdrückt H2S im laufenden Betrieb; Wartungsstillstände und Sturmablässe öffnen Schutzfenster. Für kritische Abschnitte gilt die Praxis: Unterdrückung und Auskleidung als zweistufige Verteidigung.
Helfen Silan-Imprägnierungen auf der Krone?
Als Vorbeugung leicht betroffener Flächen: Hydrophobierung verdünnt den Flüssigkeitsfilm und entzieht dem Biofilm die Grundlage. Wo schon eine mürbe Kruste existiert, zuerst den Untergrund instand setzen; Penetrierstoffe sind keine konstruktive Lösung.
Wie macht man die Abnahme numerisch?
Drei Messgrössen: Trockenfilmdicke (magnetisch/ultraschall, 80/20-Regel über die Fläche), Haftung (Haftzug vor Ort), Porenfreiheit (Niederspannungs-Nassschwamm bei dünnen Systemen). Werte in den technischen Vertrag aufnehmen—damit enden Streitpunkte.
Wie startet die Musterphase im B2B-Projekt?
Abschnittsfotos, H2S- und Wasserwerte, Ziel-dicke und Zeitplan senden; Sie erhalten Epoxid-Glasflocken- oder Vinylester-System samt Prüfbedingungen, kalkuliert EXW/FOB mit Verarbeitungsanleitung in der technischen Vereinbarung.
Stand: 2026-09-26
Quellen: US EPA/OSMA, Guidelines for Prevention of Corrosion on Concrete Sewer Pipe (1975); Appl. Environ. Microbiol. 2007 (PMID 17142362); Materials Reports 2025, 39(7):108-118; EN 206; GB/T 50046.
Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd.