Sulfatwiderstand von Spezialbaustoffen für Hohlraumverfüllungen und geothermische Anlagen
Für viele Anwendungsbereiche des Tiefbaus werden zementgebundene Spezialbaustoffe eingesetzt. Diese Produkte werden beispielsweise zur Stabilisierung von Böden, zur Herstellung von Tragschichten, Schlitz- und Dichtwänden, aber auch zum Verfüllen von Geothermiebohrungen und anderen Hohlräumen eingesetzt. Gerade vor dem Hintergrund der Energiewende und dem damit verbundenen Anstieg verbauter geothermischer Anlagen ist es notwendig geworden, die Beständigkeit der Verfüllmaterialien unter praxisnahen Bedingungen näher zu betrachten.
Zementgebundene Baustoffe weisen gegenüber sulfathaltigen Wässern aus thermodynamischer Sicht keine Beständigkeit auf. Insbesondere müssen geothermische Anlagen die Dichtheit von Grundwasserstockwerken dauerhaft gewährleisten. Im Betonbau begegnet man diesem Problem durch ein sehr dichtes Gefüge bzw. durch die Reduzierung reaktiver Aluminate. Im Spezialtiefbau dagegen werden sehr oft poröse und weniger dichte Baustoffe eingesetzt. Die Bildung von Thaumasit und Ettringit kann deshalb bei Verfüllbaustoffen nicht ausgeschlossen werden. Die Untersuchung zeigt jedoch, dass eine Sulfatbeständigkeit auch bei diesen Baustoffen erreicht werden kann. Dabei erfolgt der Nachweis durch eine Performanceprüfung. Die Probekörper werden dazu zwei Jahre unter praxisnahen Bedingungen eingelagert. Anhand von Festigkeits- bzw. Längenänderungsmessungen sowie Messungen am Gefüge wird beurteilt, ob eine Schädigung durch Sulfat stattgefunden hat.
Die untersuchten Verfüllbaustoffe zeigen unabhängig vom Wasser/Feststoff-Wert keine auffälligen Längenänderungen über den Prüfzeitraum. Allerdings wurden die Probekörper aus der Abmischung HS mit hohem Wasser-/Feststoff-Wert nach 270 Tagen komplett zerstört. Abplatzungen konnten auch bei Proben aus CEM I 42,5 R festgestellt werden. Röntgenografisch konnten sowohl bei Proben aus Abmischung HS als auch aus CEM I 42,5 R Ettringit und Thaumasitbildung beobachtet werden. Die Festigkeitsuntersuchungen weisen bei den Füllbindern auf eine Gefügeverstärkung hin. So stiegen die Festigkeiten über zwei Jahre sehr deutlich an. In den Gefügen dieser Baustoffe konnte weder Ettringit noch Thaumasit nachgewiesen werden. Während nach diesen Ergebnissen die Dauerhaftigkeit der Proben Füllbinder HS und CEM I 42,5 R bei Sulfatangriff infrage gestellt werden muss, kann den übrigen Füllbindern ein hoher Widerstand gegenüber Sulfatangriff attestiert werden. Im Gegensatz zu dieser praxisnahen Prüfung lassen sich die einzelnen Baustoffe nach dem SVA-Verfahren nicht differenzieren. Alle Proben unterschreiten bei dieser Prüfung den Grenzwert von 0,5 mm/m nach 91 Tagen.
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