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Unterirdische Betonschäden bei Betonbauwerken

Betonbauteile bei Tiefbauwerken unterliegen besonderen Rahmenbedingungen, durch welche auch Sonderformen von Schäden auftreten. Vor allem bei Spritzbetonbauteilen sind häufig sogenannte „Thaumasitschäden“ durch die Bildung von ettringitähnlichem kristallisierendem Thaumasit, feststellbar.
Diese Art der Schädigung tritt bei Umgebungstemperaturen um die 7°C und bei einer hohen relativen Luftfeuchtigkeit, CO2- und Sulfatkonzentration auf. Vor allem unterirdische oberflächennahe Bauwerke, wie zum Beispiel Zugangs- und Kontrollgänge von Wasserkraftanlagen, zeigen somit ideale Bedingungen für diese Art der Schädigung. Der typische Thaumasitschaden ist durch eine Auflösung der Zementsteinmatrix charakterisiert. Im Rahmen von durchgeführten Zustandserhebungen an Zugangs- und Kontrollgängen konnten auch Schäden festgestellt werden, bei denen der Beton in festen Schollen abplatzt. Festzustellen ist auch, dass diese Art der Schädigung bei unterschiedlichen Bauteilen (z.B.: Spritzbetonschalen, Innenschalen, Entwässerungsrinnen aus Fertigbauteilen), in einem Alter von 25 bis 60 Jahren auftreten.
Trotz Einbeziehung diverser anerkannter Fachexperten und auf diese Art der Schädigung spezialisierter Analyselabors aus Österreich, der Schweiz und Deutschland konnte die Schädigungsursache bisher, trotz umfangreicher Untersuchungen nicht eindeutig geklärt werden. Die Expertisen der Fachexperten und der Analyselabors zeigen teilweise sehr widersprüchliche Ergebnisse, die Ursachenvermutung reicht dabei von der angeführten Schädigung durch Thaumasit, bis hin zur Schädigung durch die sekundäre Bildung vom Calcium-Aluminium-Carbonathydratphasen bzw. durch sekundär gebildete Säume aus Calcit bzw. CSH und Kalium.
Nach dem derzeitigen Erkenntnisstand erscheint auch bei geringen Sulfatbelastungen eine Schädigung durch Thaumasit möglich, hervorgerufen durch eine über Jahre stattfindende Aufkonzentration von Sulfat. Bei Spritzbeton kann dies, infolge seiner hohen Porosität, als wahrscheinlich angesehen werden. Bei Fertigteilen und vor allem bei teilweise massiven Ortbetonelementen mit einer Dicke von bis zu eineinhalb Meter ist dies aufgrund der üblicherweise vorherrschenden geringen Porosität und damit verbundenen hohen Dichtheit des Betons schwer vorstellbar. Weiters erscheinen die gerissenen Gesteinskörnungen nicht einer Thaumasitschädigung zuordenbar.

Die derzeitigen Erkenntnisse sind für eine Endaussage nicht ausreichend. Weitere Erkenntnisse sollen vor allem durch ein in mehrere Bauwerke installiertes Monitoring System, durch geplante weitere Zustandserhebungen und vorgenommene Versuche durch veränderte Umgebungsbedingungen (z.B. Belüftungsmaßnahmen, Veränderung der Umgebungstemperatur), gewonnen werden.

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