Betoni ja agressiivinen hiilidioksidi CO2
Luonnonvesien happamuus on useimmiten seurausta niiden sisältämästä hiilihaposta, eli hiilidioksidikaasun vesiliuoksesta. Tästä aiheutuvalla syöpymisellä on kuitenkin tiettyjä omia piirteitään, minkä vuoksi se luetaan erilliseksi syöpymämekanismiksi.
Veteen liuennut hiilidioksidi on yleensä peräisin ilmasta tai maa- ja kiviaineksen mineraaleista, mutta paikoitellen sitä voi esiintyä suurina pitoisuuksina myös biokemiallisen ja mikrobiologisen toiminnan seurauksena.
Veden sisältämästä hiilidioksidista vain pieni osa esiintyy hiilihappomuodossa, kaava (1), loppuosan pysyessä kaasumaisena.
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3- (1)
Hiilihappo (vapaa hiilidioksidi) muuttaa maaperässä, tai esimerkiksi betonimateriaalissa, esiintyvän kalsiitin vesiliukoiseksi vetykarbonaatiksi, kaava (2).
CaCO3 + H2O + CO2 ↔ Ca(HCO3)2
Vetykarbonaatti ei pysy stabiilina, ellei vedessä ole kaavan (2) mukaisen reaktion edellyttämän tasapainon mukaista määrää hiilidioksidia. Tämä tasapainon ylläpitämiseen tarvittava hiilidioksidi ei kykene liuottamaan lisää kalsiumkarbonaattia eikä siten ole aggressiivista. Stabilointiin kuluvan hiilidioksidin osuus kaiken lisäksi kasvaa nopeasti vetykarbonaattipitoisuuden noustessa.
Näin käy myös, jos liuoksessa on samanaikaisesti runsaasti suoloja, esimerkiksi sulfaattia. Vesi on siis aggressiivista betonimateriaaleille vain, jos sen hiilidioksidipitoisuus ylittää määrän, joka tarvitaan vetykarbonaattitasapainon ylläpitämiseen.
Betoninormeissa alimman ympäristörasitusluokan, XA1, rajoiksi (mg/l) aggressiiviselle hiilidioksidille on asetettu 15 ≤ CO2 ≤ 40. Vastaava raja ylimmälle rasitusluokalle, XA3; on
100 < CO2.
