Der Frost-Tausalz-Widerstand von Beton beschreibt die Fähigkeit, wiederholten Frost-Tau-Wechseln in Kombination mit Tausalzeinwirkung ohne Oberflächenabwitterung oder innere Gefügeschädigung zu widerstehen. Das Porenvolumen sowie die Porengrößenverteilung im Festbeton zählen zu den wichtigsten Einflussgrößen. Ebenso entscheidend ist der Wasserzementwert, der das Porenvolumen unmittelbar bestimmt.
Beim Gefrieren dehnt sich Wasser um rund 9 Prozent aus. Diese Volumenzunahme erzeugt hydraulischen Druck im Betongefüge. Fehlen ausreichend wasserfreie Poren als Ausweichräume oder liegen diese zu weit voneinander entfernt, bauen sich Zugspannungen im Zementstein auf. Während der Frost-Tau-Wechsel entstehen Druckunterschiede, die bei ausreichendem Feuchteangebot weiteres Wasser von außen in noch wasserfreie Poren pumpen.
Der Einsatz von Tausalzen verschärft den physikalischen Angriff in den oberflächennahen Bereichen erheblich. Wird eine Tausalzsole auf überfrorene Flächen aufgebracht, entzieht das gefrorene Wasser beim Aggregatzustandswechsel von Fest nach Flüssig der Umgebung schockartig Wärmeenergie (Schmelzwärme). Dies führt zu einer Erhöhung der Spannungen, etwa durch schichtenweises Gefrieren oder osmotische Drücke. Zudem steigt bei zunehmendem Chloridgehalt der Wassersättigungsgrad in den oberflächennahen Poren.
Zwei Schädigungsarten lassen sich unterscheiden: Oberflächenabwitterung – ein fortschreitender Verlust kleiner Partikel oder dünner Betonschichten – sowie innere Gefügeschädigung mit Rissbildung im Inneren des Gefüges. Zusätzlich können durch den Einsatz der Tausalze Chloride in den Beton eingetragen werden, die die Gefahr der Bewehrungskorrosion vergrößern.
Die Zuordnung zu Expositionsklassen XF erfolgt entsprechend der Wassersättigung des einzustufenden Bauteils und des Tausalzeinsatzes in dessen Umgebung:
XF1: mäßige Wassersättigung, ohne Tausalz
XF2: mäßige Wassersättigung, mit Tausalz
XF3: hohe Wassersättigung, ohne Tausalz
XF4: hohe Wassersättigung, mit Tausalz
Frost-Widerstand setzt einen wasserundurchlässigen Beton, ausreichende Druckfestigkeit und gegen Frost widerstandsfähige Gesteinskörnungen voraus. Je nach Zuordnung zu den Expositionsklassen XF1 bis XF4 werden Anforderungen gestellt an Wasserzementwert, Zementgehalt, Druckfestigkeitsklasse, mittleren Luftgehalt sowie Gesteinskörnung. Das Einführen von Luftporen durch Luftporenbildner oder durch Zugabe von Mikrohohlkugeln verbessert den Frost-Tausalz-Widerstand erheblich. Beton der Expositionsklasse XF4 darf ausschließlich als Luftporenbeton ausgeführt werden – Ausnahme ist erdfeuchter Beton.
