Brüchige Betonwände: Hohe Bauschäden durch Pyrrhotin

News | Frank Kessler | 03.01.2023
Brüchige Betonwände Hohe Bauschäden durch Pyrrhotin
Foto: Paul Dunlop/Ulster University

In Irland wächst die Anzahl an Demonstrationen wegen der Schäden an vielen Hauswänden. Deshalb sucht seit Jahren eine von der Regierung beauftrage Taskforce bisher vergeblich nach dem Grund für die erheblichen Bauschäden. Empa-Forscher haben jetzt die Ursache für die brüchigen Betonwände gefunden. So haben Betonproben ergeben, dass die Mischung aus Eisen und Schwefel im Baumaterial für die Schäden an den Wänden verantwortlich ist.

In der Grafschaft Donegal in Irland sorgt bereits seit Jahren instabiler Beton für erhebliche Schäden an den Hauswänden. Schätzungen zufolge belaufen sich die Bauschäden auf rund drei Milliarden Euro. Aufgrund wachsender Proteste befasst sich daher seit dem Jahr 2016 eine Taskforce mit diesem Problem. Da bisher keine Antwort gefunden wurde, haben sich auch die Forscher der Schweizer Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa), einem Forschungsinstitut an der Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH), damit befasst und nun offenbar eine Erklärung gefunden. Andreas Leemann, Leiter der Forschungsgruppe "Betontechnologie" sorgte kürzlich mit seinem Vortrag auf der Fachkonferenz “The Science and Societal Impacts of Defective Concrete” im irländischen Letterkenny für Erstaunen.

Reine Detektivarbeit widerlegt Frostschäden

Das Empa-Team leistete zur Aufklärung richtige Detektivarbeit und widerlegte damit den bisherigen Erklärungsansatz von Frostschäden durch einen hohen Anteil vom Mineral Glimmer. So fanden spezielle Materialtests statt, um mit Röntgenuntersuchungen und anderen Analysen der Sache auf den Grund zu gehen. Dass es sich bei den Schäden an den Wänden nicht um Frostschäden handeln würde, war schnell durch die Art der Risse deutlich. Entstehen Risse durch Kälteeinfluss, so verlaufen diese parallel zu den Geschossdecken. Doch diese Schäden verliefen senkrecht vom Boden bis zum Dach. Außerdem sprachen die meteorologischen Auszeichnungen ganz klar gegen Frost. Als weiteres Gegenargument musste gewertet werden, dass manche Schäden bereits während des Sommers auftraten.

Forschung findet Erklärung für hohe Bauschäden

Das Ergebnis der Forschung widersprach also dem, was bisher angenommen wurde. Verantwortlich für die Bauschäden an den Häusern ist laut den Schweizer Forschern ein Mineral namens Pyrrhotin. Es ist ein Gemisch aus Eisen und Schwefel, das im Baumaterial in großen Mengen vorhanden ist und eine unglückliche Symbiose bildet. Pyrrhotin im Zementstein des Betons oxidiert beim Kontakt mit Sauerstoff. Dabei wird Schwefel freigesetzt, was zur Bildung von Ettringit führt. Das entsteht zwar ohnehin bei der Erhärtung von Zement. Durch die zusätzliche Ettringit-Bildung kommt es jedoch zu einer Ausdehnung, die Risse in Betonwände verursacht. Bei einer weiteren Freisetzung von Schwefel bildet sich dann das Mineral Thaumasit. Das wiederum führt dazu, dass die Festigkeit des Betons reduziert wird. Das Resultat ist der Zerfall des Betons.

Beschädigte Betonwände haben Grenzwerte von Pyrrhotin weit überschritten

Wie konnte das übersehen werden? Ganz einfach, so Leemann, denn in der irischen Bauvorschrift wird das Thema nicht berücksichtigt. In der entsprechenden EU-Norm EN 12620 ist vorgeschrieben, dass der Pyrrhotin-Gehalt in den Baustoffen der Schwefelgehalt berücksichtigt werden muss. "Wir haben den Schwefelgehalt der Gesteinskörnung des Betons in Proben von vier Häusern analysiert”, sagte Leemann gegenüber der “Irish Times”. “Die Werte überschritten den zulässigen EU-Grenzwert um den Faktor 4 bis 7." Die Einsichten des Empa-Teams haben in Irland ein großes Echo hervorgerufen. Die betroffenen Hausbesitzer sollen nun wegen der beschädigten Betonwände eine Entschädigung in Höhe von 20.000 Euro vom Staat bekommen.

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