Ettringittreiben

   


Ettringittreiben (EB, SEB)

primär (EB)
Treibprozesse wie Ettringittreiben (EB, SEB) und AKR beruhen auf grenzwertabhängigen Gemengeproblemen. Bei entsprechenden Bedingungen erfolgt trotz Vorhandenseins der Ausgangskomponenten aus Sulfat, Tonerde, Calcium und Feuchte (bzw. erhöhter Alkalikonzentration) die Ettringitbildung störungsfrei und ohne Störung des erhärtenden Baustoffgefüges. Diese Bedingungen sind z.B. bei der Verwendung von Calciumsulfaten zur Abbinderegulierung in Portlandzementen in normierten Mengen gegeben. Bei Überfrachtung der genannten Komponenten, z. B. der Sulfatkomponente im Baustoffgemenge oder Altmörtel (z. B. Schloß Wiehe, [10], [14, Klein, Ines (2008)]) oder in Verbindung mit anstehendem Sulfatgestein, Mergel/Tonstein, wie im Gipskeuper ([6], s. auch Runneburg sowie Rathaus/Weißensee u. Lückenschlußabschnitt der A 71 von 11,3 km nördlich Schillingstedt, s. Benno Jentsch in der TA vom 15.05.14 (geschätzte Mehrkosten für Bodenaustausch bis 60 cm Tiefe und auf ca. 30 m Breite: 10 Mio. €; Einfügung vom 28.11.14: nach Wolfgang Suckert und Bernd Jentsch in der TA vom 10.11.14, Erfurter Teil, Mantelseite, sogar bis zu 70 Mio € steigend), obwohl von baufachlicher Seite gewarnt wurde und beim Bahnbau daneben vorher Bodenaustausch vorgenommen wurde. Es ist dringend zu verlangen, daß die DEGES bei ihren perspektivischen Planungen [23] Wiederholungen dieser Fehler zielsicher ausschaltet), im Röt (Jagdbergtunnel/A 4, Erdstoffstabilisierung vor dem Heidkopftunnel/A 38,) sowie in Zechsteingebieten kommt es zu Treibprozessen etwa nach dieser Formel: 3 CaO • Al2O3 + 3 CaSO4 • 2 H2O + 26 H2O → 3 CaO • Al2O3 • CaSO4 • 32 H2O.
 
Bild 5, Runneburg/Weißensee (Thür.), 24.05.1991, Foto G. Hempel   Bild 6, wie Bild 5, äußerster linker Strebepfeiler (schattig), verpreßtes Schalenmauerwerk (hell), 24.05.1991, Foto G. Hempel


 
Bild 7, anstehender Gipskeuper, Schurf an der Runneburg/ Weißensee (Thür.), 24.05.1991, Foto G. Hempel   Bild 8, mit PZ Karsdorf vor 1987 verpreßtes Schalenmauerwerk der Runneburg, nach März 1987 (Gipsmarke) bis Mai 1991 Zuwachs um ein Drittel der alten Rißweite, 24.05.1991, Foto G. Hempel
 
Bild 9, Ausschnitt aus dem Bereich von Bild 6/rechts, Untergrund der durch Ettringittreiben abgedrängten äußeren Mauerschale, blaugrau: Zementsteinschlieren und -taschen, 24.05.1991, Foto G. Hempel   Bild 10, Stadtschloß Eisenach, Natursteinfassade, Treibschaden im Sockelbereich hinter und oberhalb des Rätsandsteins. Schadensanalytik und Fotos: Herr Dr.-Ing. H.-W. Zier, MFPA Weimar, Juni 2013.


Rathaus Weißensee, 1999 "saniert" (vom Autor erfragt) durch Auspressung, System vom Autor nicht recherchiert; Foto Hempel 04.04.2014, eingefügt am 22.04.2015.

 
Bild 11, wie Bild 10, deutlicher Versatz und Einkippung der älteren und ersetzten Rätsandsteinplatten.   Bild 12, wie Bild 10 und 11, deutlicher Veratz der älteren und ersetzten Rätsandsteinplatten.

Gipshaltige Mörtel im historischen Sockelbereich haben nach einer Schaummörtel- Injektage (auf Basis von HS-Zement) und durch aufsteigende Feuchte aus dem Kontaktbereich Erdreich/Gründungsmauerwerk zum Ettringittreiben geführt.


sekundär (SEB),
bei entsprechenden Bedingungen: in Abhängigkeit von der Zementchemie (z.B. Na2O-Äquivalent (Na2O + 0,658 K2O)/m³ und molarem Verhältnis SO3/Al2O3) sind bei Wärmebehandlungserzeugnissen folgende Abhängigkeiten abgeleitet worden: gemäß Bild 4 für Spannbetonschwellen (aus [4, S. 36]) und in Bild 5 (aus [5]) unter Einbeziehung aller rückgerechneten Beispiele.

Bild 13 (aus [4]), Grenzwert für das molare Verhältnis SO3/Al2O3 in Abhängigkeit vom Na2O-Gehalt/m³ Beton

Unter 3.500 g wirksamer Alkalien/m³ Beton wird ein höheres molares Verhältnis Sulfat/Tonerde toleriert (nämlich 0,73) als darüber (nur 0,62), d.h. mit der Einhaltung der 3.600er Grenzkurve auch in solchen Gemischen (für S-Provenienz) bzw. von 3.200 g wirksamer Alkalien/m³ Beton (für N-Provenienz) wir das Ettringitproblem weitgehend mit entschärft.

Bild 14 (aus [5]), Dehnungsbeispiele in Abhängigkeit vom Na2O-Gehalt/m³ Beton
(hier rote Variante relevant = wärmebehandelte Objekte).

Besondere Bedeutung hat die nichtlineare Abhängigkeit der Dehnung von der steigenden Alkalikonzentration im Beton. Die Dehnungskurve hebt bei über 3.500 g wirksamer Alkalien/m³ Beton vom schadenfreien Niveau ab (s. auch Bild 14).

In [7] und [8] sind grundlegende Versuchsauswertungen enthalten, die für die Schadensvorbeugung bei der Herstellung von Spannbetonschwellen, Plattenbauelementen, Brückenfertigteilen u. ä. vom Autor dieser Website und seinem Team genutzt werden konnten, auch für die eigene Versuchsplanung (s. Bilder aus [9]). Gleichwohl war das besondere Verhalten von Gemischen mit MKZ Wolfen und MKZ Coswig bei Durchwärmtemperaturen bis > 100°C für den Autor immer wieder Anlaß, die Umstellung oder Rückumstellung (bei Schwellen) auf die beiden Chemiezemente unter Beibehaltung des rüden Wärmebehandlungsregimes zu unterstützen bzw. durchzusetzen.

Bild 15, aus [9, Bilder 6 und 7], links: Ettringit als Porenkristallisation, rechts: Ettringit sekundär auf Quarzkorn aufgewachsen (beide ELMI-Aufnahmen: Dr. Bernd Möser, Bauhaus-Uni Weimar, 1992; 1000-fach).