Autogene Selbstheilung von gerissenen Beton – Modellierung des reaktiven Transports

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Sylvia Keßler
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563941058

Während des Aushärtens von Betonbauwerken kann das Abführen von Hydratationswärme zu Zugspannung führen, die die Zugfestigkeit von jungen Beton übersteigt und schließlich zur Trennrissbildung führt. Diese sogenannte frühe Rissbildung beeinträchtigt die Funktionalität und Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken, da Risse ideale Transportwege für Beton- und Bewehrungs-angreifende Substanzen darstellen. Für WU-Bauwerke, wie Keller- und Tunnelwände, Wassersilos usw., die Grundwasser oder Wasser auf einer Seite der Konstruktion zurückhalten und Trennrisse aufgrund eines hydraulischen Gradienten mit Wasser durchströmt werden, kann der Effekt der autogenen Selbstheilung zum Verschließen der Risse führen und die Funktionalität und Dauerhaftigkeit der Bauwerke wiederherstellen. Im Eurocode 1992-3 ist diese Möglichkeit reglementiert, sodass Bauingenieure und Bauingenieurinnen die autogene Selbstheilung von Trennrissen mit einer Rissbreite ≤ 200 µm annehmen können, wenn bestimmte hydraulische Bedingungen gegeben sind. Die Baupraxis hat jedoch gezeigt, dass die autogene Selbstheilung bisher nicht verlässlich vorhergesagt werden kann. Dies deutet darauf hin, dass die Prozesse der autogenen Selbstheilung von gerissenen Beton und die Implikationen, die sich für die Baupraxis ergeben, nur teilweise verstanden sind und weitere Forschung erfordern. Nach einer intensiven Literaturrecherche haben sich die folgenden Wissenslücken herausgestellt. Es ist fraglich, ob der Portlanditgehalts im Zementstein die autogene Selbstheilung durch die Bildung von CaCO3 beeinflusst (I.), aktuelle konzeptuelle Modelle des reaktiven Transports durch gerissenen Beton wurden bisher nicht experimentell validiert und vernachlässigen den zeitabhängigen Heilungseffekt (II.), es gibt keine örtlich, entlang des Rissverlaufs, aufgelösten und quantifizierten Daten zur Heilung durch Ausfällung von CaCO3 (III.) und experimentelle Ergebnisse, die zur Implementierung der autogenen Selbstheilung in Eurocode 1992-3 geführt haben, wurden bisher nicht validiert (IV.). Um diese Defizite zu klären, besteht das übergeordnete Ziel dieses Forschungsantrags darin, ein experimentell validiertes chemisches und mineralogisches Modell der autogenen Selbstheilung zu entwickeln, das den reaktiven Transport durch gerissenen Beton berücksichtigt. So können vorangegangene experimentelle Studien repliziert und mit unabhängigen Daten validiert werden. Letztlich zielt diese Forschung auch darauf ab die autogene Selbstheilung von gerissenen Beton verlässlich vorhersagen zu können und somit die Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken zu erhöhen und den Umwelteinfluss des Bausektors zu reduzieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen