Zur Bildung des Minerals Thaumasit beim Sulfatangriff auf Beton: Fid-Bau Portal

Zur Bildung des Minerals Thaumasit beim Sulfatangriff auf Beton

Bellmann, Frank

Die schädigende Wirkung von Sulfaten auf Festbeton ist seit langem bekannt. Bislang wurden die Schäden allerdings meist auf die Bildung von Ettringit und Gips zurückgeführt. Inzwischen ist bekannt, dass die überwiegende Anzahl der Schadensfälle in Wirklichkeit auf ein anderes Mineral zurückzuführen ist, nämlich Thaumasit (CaSiO3 CaSO4 CaCO3 15H2O). Diese Erkenntnis ist brisant, da die geltenden Normen und Vorschriften die Bildung von Thaumasit kaum behandeln und die üblichen Verfahren zur Verringerung des C3A-Gehaltes zur Herstellung eines sulfatresistenten Betons die Bildung von Thaumasit nicht unterdrücken können. Die Bildung von Thaumasit führt zu einer Auflösung der festigkeitsbildenden C-S-H-Phasen, wodurch der Betonquerschnitt geschwächt wird und der Bewehrungsstahl korrodieren kann. Es werden die Bedingungen beschrieben, unter denen Thaumasit entsteht und Verbesserungen des chemischen Widerstandes gegen dieses Schadmineral diskutiert. Festgestellt wurden Thaumasitschäden in Verbindung mit oxidierendem Pyrit. Die bei der Oxidation entstehende Schwefelsäure wird durch die vorhandenen Karbonate sofort neutralisiert. Dabei aber bleiben gelöste Sulfationen übrig, die in den Zementstein eindringen und dort mit den C-S-H-Phasen zu Thaumasit reagieren können. Das Karbonat wiederum stammt aus der Zugabe beispielsweise von Kalksteinfüller bei der Herstellung von Spritzbeton. Der Gedanke liegt nahe, dass durch exakte Bestimmung des Sulfidgehaltes und einer daraus resultierenden Wahl des Bindemittels die Thaumasitbildung unterbunden werden kann. Dies ist aber falsch, da Sulfide nicht direkt mit den Phasen reagieren können. Erst die Bildung der sulfathaltigen Mineralien oder Sulfationen durch Neutralisation oder durch Vorhandensein im Baugrund ermöglicht die Thaumasitbildung. Es kann aber auch dazu kommen, wenn Gips im Gefüge vorhanden ist. Die Zugabe von puzzolanischen und latent-hydraulischen Stoffen sowie die Reduktion des Calcitgehaltes erhöht nur den physikalischen, nicht aber den chemischen Widerstand, verzögert die Schädigung also lediglich. Als beste Lösung wird der Einsatz von SiO2-freien Tonerdezementen vorgeschlagen, was aber nur außerhalb Deutschlands zugelassen ist.