Die Mechanismen des Sulfatangriffs auf Beton – Einfluss von Bindemittelzusammensetzung und Umgebungsbedingungen

Ziel des Forschungsvorhabens war es, die maßgebenden Mechanismen des Sulfatangriffs und ihres Zusammenwirkens bei Betonen unterschiedlicher Bindemittelzusammensetzung, insbesondere mit Steinkohlenflugasche, über die Spannbreite der Randbedingungen zwischen Praxis und Labor zu klären. Die aktuellen Forschungsergebnisse sollen zur Klärung der maßgebenden Mechanismen zwischen den Phasen des Bindemittels und Sulfationen dienen. Für die Untersuchungen wurde Zementsteinpulver verwendet um den Einfluss der Diffusion zu minimieren. Der kombinierte Effekt aus Transport und Phasenbildung/Lösung wurde an Zementstein-Zylindern untersucht, die in Sulfatlösungen unterschiedlicher Konzentrationen gelagert wurden.
Bei Pulverproben kommt es nach Zugabe der Natriumsulfat-Lösung zu einer schnellen Reaktion zu Ettringit, die von einem Rückgang von Monocarbonat und Portlandit begleitet wird. Bei hohen Sulfatkonzentrationen kommt es zusätzlich zu einer Bildung von Gips, was zu einem vollständigen Verbrauch von Portlandit führt. Die Bildung von Gips wird im Wesentlichen von der Sulfatkonzentration und vom pH-Wert gesteuert. Bei Mischungen mit Flugasche bildet sich nach 14 Tagen Lagerungszeit mehr Ettringit im Vergleich zu Mischungen ohne Flugasche.
Bei Zementstein-Zylinder-Proben mit Flugasche kommt es an der Oberfläche der Zylinder zu einer erhöhten Bildung von Ettringit, mit zunehmender Tiefe der Zylinder nimmt der Ettringitgehalt für Proben mit 25 % Flugasche allerdings stark ab im Vergleich zu Proben ohne Flugasche. Die Bildung von Gips beschränkt sich auf oberflächennahe Bereiche der Zylinder, da der pH-Wert der Porenlösung im inneren der Zylinder zu hoch ist für eine Gipsbildung und/oder der Sulfatgehalt für eine Gipsbildung nicht ausreicht. Generell bildet sich weniger Gips für Proben mit Flugasche, da durch die puzzolanische Reaktion weniger Portlandit zur Verfügung steht, der in weiterer Folge zu Gips reagieren kann. Die Untersuchungen deuten darauf hin, dass durch die Zugabe von Steinkohlenflugasche weniger Ettringit und Gips in tieferen Bereichen der Probekörper entsteht und dadurch eine Schädigung infolge Sulfatangriffs verlangsamt bzw. verhindert werden kann.
Als maßgebend für eine Schädigung durch Sulfatangriff sind die Phasen Ettringit und Gips. Es ist geplant in einem neuen Projekt, aufbauend auf den Ergebnissen dieses Projektes, einen Zusammenhang zwischen den mechanischen Eigenschaften und der Phasenentwicklung infolge Sulfatangriffs bei unterschiedlichen Lagerungsbedingungen zu untersuchen.

Ansprechpartner

Mag. rer. nat. Wolfram Müllauer, Robin Beddoe B.Sc. Ph.D.

Förderung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), 01.2006 bis 01.2009