Angriff sulfathaltiger Wässer auf Portlandzementbetone

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Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung eines wirklichkeitsnahen Modells zur Beschreibung der zeitlichen Entwicklung des Sulfatangriffs auf Portlandzementbetone und dem damit einhergehenden Zerstörungspotenzial. Als wesentliche Merkmale beinhaltet das analytisch-numerische Modell die Erfassung der Dynamik des Transportes von Sulfationen in der flüssigen Phase im sich zeitlich durch chemisch-mineralogische Prozesse verändernden bzw. verdichtenden Porenraum des Zementsteines bei konstanter und variabler Wasserbeaufschlagung an der Oberfläche. Weiterhin findet der Phasenbestand sowie die Kinetik des Reaktionsprozesses in Abhängigkeit vom Aluminatanteil des Zementsteines und vom Sulfatangebot Berücksichtigung. Im Mittelpunkt stehen hierbei die vorzugsweise von Natriumsulfat ausgelösten Treibreaktionen. Anhand eines geeigneten Kontinuummodells der porösen Zementsteinmatrix sollen die aus den Treibprozessen infolge der Ettringitbildung resultierenden Spannungen abgeschätzt und die sich einstellende Rissbildung und Verformung mittels einer speziell hergeleiteten Bruchhypothese erfasst werden. Des Weiteren werden numerische Modelle für Beton entwickelt, die eine eingehende Analyse der Einflüsse von Zuschlagkörnern und Dehnungsgradienten infolge eines langsamen Fortschreitens der Korrosionsfront auf die Betonschädigung ermöglichen. Gezielte experimentelle Untersuchungen zum chemisch-mineralogischen Korrosionsprozess sowie zur Erfassung bruchmechanischer Eigenschaften und der Verformungscharakteristik angegriffener Zementsteine und Betone dienen der Validierung des Modells und liefern maßgebende Kennwerte. Die Herleitung eines vereinfachten analytischen Prognosemodells für den Sulfatangriff und seine Folgen bildet den Abschluss der Forschungsarbeit.