Forschungsbericht W 202005 06/2024

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes W 202005 wurde die Möglichkeit einer Lebensdauerprognose auf Grundlage der Ergebnisse eines beschleunigten Prüfverfahrens zur Ermittlung der Hydrolysebeständigkeit mineralischer Werkstoffe überprüft. Dazu wurden verschiedene zementbasierte Mörtel in Laborversuchen mithilfe verschiedene Prüfmedien ausgelaugt. Die Prüfmedien unterschieden sich durch ihren pH-Wert, welcher als Parameter für die Aggressivität der einzelnen Prüfmedien herangezogen wurde. Die Schädigung der Bindemittel infolge der Auslaugung wurde mit unterschiedlichen Methoden untersucht, wobei sich vor allem die fotografische Dokumentation und die Bestimmung des Massenabtrags als einfache und ausreichende Charakterisierungsmöglichkeiten gezeigt haben. Innerhalb der Versuche stellte sich heraus, dass ein reduzierter pH-Wert nicht immer mit einer beschleunigten Schädigung der Werkstoffe einhergeht, da im Falle der verwendeten Säuren die vorhandenen Begleitionen z.T. zu Nebenreaktionen an der Feststoffoberfläche geführt haben, die nicht mit einem Abtrag sondern mit Ablagerungen an der Probenoberfläche einhergehen. Dennoch konnte anhand der Schädigung durch Essigsäure eine im Verhältnis zur Auslaugung in demineralisiertem Wasser um etwa den Faktor 10 beschleunigte Schädigung ermittelt werden.

Auf Grundlage der Laborversuche wurden mehrere Ansätze für ein Prognosemodell erarbeitet, bei denen unterschiedliche Szenarien hinsichtlich der Zusammensetzung der Werkstoffober-flächen infolge der Auslaugung berücksichtigt wurden. Dabei wurde deutlich, dass die sich an der Oberfläche bildende Carbonatschicht einen maßgeblichen Einfluss auf die Geschwindigkeit des Schädigungsprozesses hat. Diese kann zum einen zwar als Schutzschicht gegen eine fortschreitende Schädigung angesetzt werden, jedoch wird diese im Falle einer Reinigung des Trinkwasserbehälters entfernt. Insgesamt gilt es den Einfluss der sich an der Oberfläche bildenden Schichten genauer zu untersuchen, wodurch die bestehenden Ansätze für das Prognosemodell weiter optimiert werden können.