Untersuchungen zu Treiberscheinungen in Beton ausgelöst durch rezyklierte Gesteinskörnung

Abstract

Bereits Ende des 19. Jahrhunderts konnte festgestellt werden, dass Sulfateinwirkungen im Zementstein schädigende Reaktionen hervorrufen. Bis heute widmen sich die Forschungsuntersuchungen hauptsächlich dem äußeren Sulfatangriff, bei dem Beton nachträglich mit sulfathaltigem Boden oder Wasser in Berührung kommt und dadurch Schäden erleidet. Weniger im Fokus standen bislang Treiberscheinungen, ausgelöst durch Sulfationen, die im bereits erhärteten Beton freigesetzt werden.Diese Diplomarbeit widmet sich der Frage, welche Gefährdung der innere Sulfatangriff für den Beton bei der Verwendung von rezyklierter Gesteinskörnung darstellt. Um diesen Vorgang realitätsnah simulieren zu können, wurde verschiedenen Betonprobekörpern Gips als innere Sulfatquelle beigemischt. Durch die geschickte Wahl verschiedener Parameter wird die Ettringitbildung und somit die voluminöse Vergrößerung der Probekörper untersucht. Bei der Längenänderungsmessung wurden dazu unterschiedliche prismenförmige Mörtelproben hergestellt, die sich in den folgenden Faktoren unterscheiden: W/Z-Wert, Gipsgehalt, Gipsdurchmesser und Wasserlagerungstemperatur. Die verursachten Expansionen wurden 56 Tage lang, unter den verschiedenen Einflüssen verfolgt und gemessen. Dadurch konnte festgestellt werden, welche Einflussfaktoren den rezyklierten Beton mehr bzw. weniger schädigen. Im Rahmen einer Nebenversuchsreihe wurden drei unterschiedliche hydratisierte Zementsorten einer bereits bestehenden Prüfungsmethode für innere Sulfatangriffe unterzogen. Dabei wurde die Verträglichkeit zwischen Gips und den verschiedenen Zementsorten durch die Verwendung von Le-Chatelier-Ringen und Kompressionsgeräten ermittelt.Im Zuge dieser Arbeit wurde mittels bestehender Prüfungen (Le-Chatelier-Tests) und eigens angepassten Versuchsmethoden (Längenänderungsmessung Mörtelproben) versucht den Einfluss von Gipsresten im Recyclingbeton feststellen zu können. Daraus ging hervor, dass vor allem der Wasserzementwert eine große Rolle bei den Treiberscheinungen spielt, genauso wie die chemische Zusammensetzung des Zements. In Anbetracht der unterschiedlichen Gipsgehalte bei der Längenänderungsmessung der Mörtelproben konnte kein Bezug zwischen steigendem SO3-Gehalt und dadurch höherer Längendehnung der Proben hergestellt werden.

As early as the end of the 19th century, it was established that sulphate effects can cause damaging reactions in the hardened cement paste. Up to the present day, research studies have mainly focused on the external sulphate attack, where concrete subsequently comes into contact with sulphate-containing soil or water and thus suffers damage. Less focus has been placed on the driving phenomena caused by sulphate ions released in already hardened concrete.This diploma thesis seeks to answer the question of how damaging internal sulphate attacks can be when using concrete made with recycled aggregates. In order to be able to simulate this process realistically, gypsum was added to various concrete specimens as an internal sulfate source. By clever selection of different parameters, the formation of ettringite and thus the voluminous enlargement of the test specimens is investigated. For the extension measurement, different prism-shaped specimens were prepared for this purpose, which differ in the following factors: W/C-ratio, gypsum content, gypsum diameter and water storage temperature. The resulting expansions were followed and measured for 56 days under the various influences. Thus, it can be determined, which factors are more or less damaging to the recycled concrete. In a secondary test series, three different hydrated cement types were subjected to an already existing test method for internal sulphate attacks. The compatibility between gypsum and the different types of cement was tested by using Le-Chatelier-rings and compression devices.In the course of this work, existing test methods (Le-Chatelier-Tests) and specially adapted test methods (extension measurement) were used to determine the influence of gypsum residues in recycled concrete. This showed that above all the water-cement ratio plays a major role in the driving phenomena, as does the chemical composition of the cement. Considering the different gypsum contents for the extension measurement, it was not possible to establish a relationship between increasing SO3 content and thus higher elongation of the samples.