40 50 60 70 80 90 100 0 12 24 DYNAMISCHER E- MODUL (%) AUSLAGERUNGSDAUER (MONATEN) Dynamischer E-Modul Partwitzer Seen CEM III-050 C I-050 C II V-050 CEM II-S-050 Kontakt: Prof. Dr. rer. nat. G. Gebauer Mail: [email protected] D AUERHAFTIGKEIT VON BETON IN LAUSITZER T AGEBAUSEEN –S ACHSTANDSBERICHT NACH 24 MONATEN A USLAGERUNG Remus, R., Gebauer, G., Winzer, R., Albert, M. Großflächiger Tagebaubetrieb in der Lausitz ging einher mit der Umwälzung gewaltiger Landmassen. Intensive Belüftung von im Boden lagerndem Pyrit führte zur Versauerung von Böden und Seen. Nach Ende des Tagebaus entsteht zurzeit die größte künstliche Seenkette Europas. In diesem Zusammenhang ist es notwendig, die Auswirkung derart stark angreifender Medien auf den Baustoff Beton zu betrachten. Untersuchungsprogramm zur Bewertung der Beständigkeit verschiedener Betone nach Auslagerung in Tagebauseen • 8 Betonzusammensetzungen • 4 Zementarten • 2 Auslagerungsgewässer • Lagerung unter Wasser (frostfrei) • Stark strömende Verhältnisse (abrasive Bedingungen) • 24 Monate Auslagerung Betonrelevante Kennwerte der Auslagerungsgewässer Kennwert Konzentration Partwitzer See Geierswalder See pH- Wert 2,5 … 3,0 4,5 … 5,0 Sulfat (SO 4 2- ) 900 – 1100 mg/l 300 mg/l Magnesium (Mg - ) 35 mg/l 15 mg/l Eisen(ges) 10 – 30 mg/l - Infolge von Tagebauaktivitäten kommt es in verschiedenen Regionen Deutschlands zu teilweise stark versauerten Böden und Gewässern. Damit einher gehen sehr niedrige pH- Werte, hohe Konzentrationen an betonschädigenden Sulfaten (SO 4 2- ) und anderen Verbindungen, woraus ein z.T. starker chemischer Angriff auf Beton folgen kann. Betonprismen, Zement 320 kg/m³, w/z- Wert = 0,50, A/B 8 CEM III/ A 52,5 R - SR/NA CEM I 42,5 R – SR0/ NA Partwitzer See 1. Es zeigen sich bei allen Betonen sehr starke Schädigungen der Betonrandzone 2. Hüttensandhaltige Zemente weisen im Aufbau der Randzone Unterschiede zu hüttensandfreien Zementen auf 3. Ein Einfluss der Zementart konnte nicht festgestellt werden 4. Die Proben sind über den gesamten Querschnitt durch Mikrorissbildung und Treibreaktionen geschädigt Geierswalder See 1. Die Schädigungen sind im Vergleich zu den Proben des Partwitzer Sees sehr gering 2. Vereinzelt fand eine Ettringitbildung statt, jedoch ohne die Betone zu schädigen 3. Hüttensandreiche Betone zeigen über den gesamten Auslagerungszeitraum keine bzw. nur sehr geringe Schädigungen E E - Vollständige Entfestigung der Randzone - 200 μm starker Belag aus Eisenoxiden und Gips - Intensive Gips-, Ettringit- und Thaumasitbildung im Gefüge (SR0- Zement!) - Schädigung bis in den Probenkern (20 mm) Die Ergebnisse der im Partwitzer See gelagerten Betonproben schließen nicht aus, dass neben dem chemischen Angriff zusätzlich mikrobiologische Prozesse Einfluss auf den Schädigungsverlauf nehmen. Der Einfluss der Mikroorganismen auf den Schädigungsverlauf soll im nächsten Projektabschnitt intensiver untersucht werden.

Remus, R., Gebauer, G., Winzer, R., Albert, M. · 40 50 60 70 80 90 100 0 12 24 DYNAMISCHER E-M ODUL (%) AUSLAGERUNGSDAUER (MONATEN) Dynamischer E-Modul Partwitzer Seen CEM III-050

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Dynamischer E-Modul Partwitzer Seen

CEM III-050 C I-050 C II V-050 CEM II-S-050

Kontakt: Prof. Dr. rer. nat. G. Gebauer Mail: [email protected]

DAUERHAFTIGKEIT VON BETON IN LAUSITZER TAGEBAUSEEN – SACHSTANDSBERICHT NACH 24 MONATENAUSLAGERUNG

Remus, R., Gebauer, G., Winzer, R., Albert, M.

Großflächiger Tagebaubetrieb in derLausitz ging einher mit der Umwälzunggewaltiger Landmassen.Intensive Belüftung von im Bodenlagerndem Pyrit führte zur Versauerungvon Böden und Seen.

Nach Ende des Tagebaus entsteht zurzeitdie größte künstliche Seenkette Europas.In diesem Zusammenhang ist esnotwendig, die Auswirkung derart starkangreifender Medien auf den BaustoffBeton zu betrachten.

Untersuchungsprogramm zur Bewertung der Beständigkeit verschiedener Betone nach Auslagerung in Tagebauseen

• 8 Betonzusammensetzungen• 4 Zementarten• 2 Auslagerungsgewässer• Lagerung unter Wasser (frostfrei)• Stark strömende Verhältnisse

(abrasive Bedingungen)• 24 Monate Auslagerung

Betonrelevante Kennwerte der Auslagerungsgewässer

Kennwert Konzentration

Partwitzer See Geierswalder See

pH- Wert 2,5 … 3,0 4,5 … 5,0

Sulfat (SO42-) 900 – 1100 mg/l 300 mg/l

Magnesium (Mg-) 35 mg/l 15 mg/l

Eisen(ges) 10 – 30 mg/l -

Infolge von Tagebauaktivitäten kommt es in verschiedenen Regionen Deutschlands zuteilweise stark versauerten Böden und Gewässern. Damit einher gehen sehr niedrigepH- Werte, hohe Konzentrationen an betonschädigenden Sulfaten (SO4

2-) undanderen Verbindungen, woraus ein z.T. starker chemischer Angriff auf Beton folgenkann.

Betonprismen, Zement 320 kg/m³, w/z- Wert = 0,50, A/B 8

CEM

III/

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Partwitzer See1. Es zeigen sich bei allen Betonen sehr starke Schädigungen der Betonrandzone2. Hüttensandhaltige Zemente weisen im Aufbau der Randzone Unterschiede zu hüttensandfreien

Zementen auf3. Ein Einfluss der Zementart konnte nicht festgestellt werden4. Die Proben sind über den gesamten Querschnitt durch Mikrorissbildung und Treibreaktionen

geschädigtGeierswalder See1. Die Schädigungen sind im Vergleich zu den Proben des Partwitzer Sees sehr gering2. Vereinzelt fand eine Ettringitbildung statt, jedoch ohne die Betone zu schädigen3. Hüttensandreiche Betone zeigen über den gesamten Auslagerungszeitraum keine bzw. nur sehr

geringe Schädigungen

E

E - Vollständige Entfestigung der Randzone- 200 µm starker Belag aus Eisenoxiden

und Gips- Intensive Gips-, Ettringit- und

Thaumasitbildung im Gefüge (SR0-Zement!)

- Schädigung bis in den Probenkern (20 mm)

Die Ergebnisse der im Partwitzer See gelagerten Betonproben schließen nicht aus,dass neben dem chemischen Angriff zusätzlich mikrobiologische Prozesse Einfluss aufden Schädigungsverlauf nehmen. Der Einfluss der Mikroorganismen auf denSchädigungsverlauf soll im nächsten Projektabschnitt intensiver untersucht werden.