Investigation of the formation of Thaumasite in concrete

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Jochen Stark
• Subject Area: Construction Material Sciences, Chemistry, Building Physics
• Term: from 2003 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5409195

Betonkonstruktionen wie Fundamente, Fahrbahnen, Brücken und Talsperren sind durch das Einwirken aggressiver sulfathaltiger Wässer in ihrer Dauerhaftigkeit bedroht. Die Schädigung beruht auf der Bildung von sogenannten Schadmineralien (Ettringit, Gips). Um der Schädigung vorzubeugen, wurden Schutzmaßnahmen in den Normen verankert, welche den Bestand der Bauwerke bisher zuverlässig sicherten. Zunehmend werden allerdings international Schäden durch Sulfatangriff beobachtet, welche durch ein weiteres Schadmineral, den Thaumasit, hervorgerufen werden. Die Schädigung des Gefüges bei Thaumasitbildung kann die Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit der Betonkonstruktion beeinträchtigen. Die in den gültigen Normen gegebenen Richtlinien gegen Sulfatangriff dämmen das Risiko der Thaumasitbildung nicht ein, da sie sich auf die Prävention einer Bildung von Ettringit und Gips beschränken. Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, die theoretischen Grundlagen der Thaumasitbildung zu modellieren und die erhaltenen Ergebnisse experimentell zu überprüfen. Dazu sollen thermodynamische Daten für das Mineral Thaumasit bestimmt und seine Bildung rechnerisch erfasst werden. Die erhaltenen Aussagen zu den Bildungsbedingungen von Thaumasit sollen durch die Untersuchung von Beton- und Mörtelproben nach Sulfatlagerung erhärtet werden. Weiterhin soll ein Verfahren zur Diagnostizierung von Thaumasitschäden an exponierten Bauwerken entwickelt werden. Die Kombination der theoretischen und experimentellen Untersuchungen soll dazu dienen, Vorschläge für Maßnahmen und Richtlinien abzuleiten, welche die Bildung von Thaumasit im Beton verhindern und somit die Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken sichern.

• DFG Programme: Research Grants