Zum Sulfatangriff auf Beton und Moertel einschliesslich der Thaumasitbildung: Investigation of Sulfate Attack on Concrete and Mortars with Emphasis on Thaumasite Formation

Von Dr Davies Mulenga

Dieses europaweit oft zitiertes Buch von Dr. Davies M. Mulenga befasst sich mit den Größen und Einflüssen, die für die Dauerhaftigkeit von Beton und die Vermeidung von Betonschaeden infolge des Sulfatangriffs von Bedeutung sind.
Bei modernen Bauwerken im Tiefbau und Hochbau, wie Autobahnen, Stollen, Brücken, Kläranlagen und Fundamentplatten sowie bei Verfuellung von Erdwaermesonden, die oft Sulfatangriffen ausgesetzt sind, müssen die verwendeten Baustoffe eine hohe Sulfatbeständigkeit aufweisen. Ein Sulfatangriff auf Beton und Mörtel kann zur Gefügeschädigung im Zementstein führen und dadurch die Zerstörung des gesamten Bauwerks verursachen. Der Zerstörungsgrad variiert in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen und der Einwirkungsdauer und kann bis zum Zersetzen des Betons zu einer plastischen Masse reichen. Um diese Betonzerstörung zu vermeiden, werden in der Betonpraxis entsprechende Zemente mit erhöhter Sulfatbeständigkeit eingesetzt oder puzzolanische Zusätze verwendet. Verschiedene Schadensfälle zeigen jedoch, daß trotz der Verwendung hochsulfatbeständiger Zemente eine Zerstörung des Betons in sulfatangreifenden Wässern und Böden unter bestimmten Bedingungen nicht auszuschließen ist.

Neben der bekannten Schädigung des Betons durch die Neubildung sulfathaltiger Treibminerale wie Gips oder Ettringit (Zementbazillus) stellt auch die Bildung des ettringitähnlichen, komplex aufgebauten Calciumsilikat-Carbonat-Sulfat-Hydrates "Thaumasit" ein besonderes Problem dar. Die Entstehung des Thaumasits sowie seine Rolle im Mechanismus des Sulfatangriffs auf Beton aus Portlandzementen, Portlandkalksteinzementen ohne oder mit Kalksteinzuschlägen ist noch nicht geklärt. Dabei ist besonders der Einfluß der Temperatur sowie der Sulfatkonzentration auf die Art und Morphologie der entstehenden, schädigenden Phasen noch weitgehend unklar.

Zur Aufklärung dieser Tatsachen bedarf es sowohl der Modifizierung vorhandener Prüfverfahren als auch der Entwicklung eines neuen, praxisnahen Prüfverfahrens zur Charakterisierung des Sulfatwiderstandes von Beton und Mörtel.

In der vorliegenden Arbeit soll überprüft werden, ob Thaumasit nach wenigen Tagen einer Sulfateinwirkung auf Beton und Mörtel entstehen kann. Dabei spielt die Frage, unter welchen Bedingungen Thaumasit gebildet wird und welchen Einfluß der Zusatz von Flugaschen oder Kalksteinmehl hat, eine besondere Rolle. Es soll untersucht werden, wo unter dem Aspekt der
Reaktionsfähigkeit und der Sulfatbeständigkeit bei äußerem Sulfatangriff die Grenze des Einsatzes von Steinkohlen- bzw. Braunkohlenflugasche in Kombination mit Portlandzement, HS-Zement und Portlandkalksteinzement liegt. In diesem Zusammenhang soll überprüft werden, ob die Richtlinie des DafStb zur Verwendung von Flugaschen nach DIN EN 450 im Betonbau, die für die Herstellung von Beton aus normalen Portlandzementen einen Flugascheanteil im Bindemittel von mindestens 20 % vorsieht, auch in Bezug auf die Thaumasitbildung ausreichende Sicherheit gewährleistet. Außerdem soll die Wahrscheinlichkeit einer Thaumasitbildung infolge eines äußeren Sulfatangriffs auf Beton mit Kalkstein bzw. Dolomit als Zuschlag näher untersucht werden.

Parallel dazu wird versucht, ein neues, praxisnahes Prüfverfahren zur Charakterisierung der Sulfatbeständigkeit von Beton zu entwickeln. 

Erfahren Sie heute ob Ihr Stahlbetonbau widerstandfaehig ist gegen Zementbazillus, Betonkrebs und Thaumasit-Betonschaeden.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Dr Davies Mulenga
• Erscheinungsdatum: 28. Jan. 2021
• ISBN: 9781393899105

Buchvorschau

Vorwort und Danksagung

Die vorliegende Arbeit wurde am F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde an der BauhausUniversität Weimar unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. habil. J. Stark durchgeführt. Die Arbeit entstand während meiner Tätigkeit als Promotionsstipendiat der damaligen Regierung Sambias und wissenschaftlicher Mitarbeiter am F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde der BauhausUniversität Weimar. Anläßlich verschiedener Berichte von Schadensfällen an Betonbauwerken infolge eines außergewöhnlichen Sulfatangriffs wurde in der Endphase dieser Promotionsarbeit im Auftrag der Zementindustrie und des Vereins Deutscher Zement (VDZ, Düsseldorf) ein gemeinsames Forschungsprojekt „Thaumasitbildung in Beton und Mörtel unter Sulfatangriff" zum selben Themenkomplex begonnen. Die Ergebnisse dieser Arbeit basieren aber nicht auf denen des Forschungsprojektes.

Mein ganz besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. J. Stark für die Überlassung des Themas, Anregung zu dieser Arbeit, seine stets wohlwollende und freundliche Unterstützung, großzügige Förderung sowie seine kompetenten Diskussionen und Ratschläge. Ebenso bedanke ich mich bei Herrn Prof. Dr.-Ing. habil. S. Sprung und Herrn Prof. Dr. rer. nat. A. Wolter für die Begutachtung der Arbeit. Mein fröhlicher Dank auch an Herrn Dr. rer. nat. P. Nobst für seine gute und kompetente fachliche Betreuung. Die Unterstützung und Hilfsbereitschaft von Frau Kilian und Frau Dreißig im Sekretariat habe ich mit großer Dankbarkeit empfangen.

Herrn Dr. Sylla und Herrn Dr. Lipus vom Verein Deutscher Zement in Düsseldorf danke ich für die Zusammenarbeit und gute Gespräche im Rahmen des Forschungsprojekts. 

Schließlich möchte ich erwähnen, daß ich die vorliegende Dissertation ohne die Unterstützung und Hilfe, die ich tagtäglich von Seiten meiner Familie erfahren habe, nicht hätte schaffen können. Dafür bin ich meiner lieben Frau Uta Nicole Mulenga (geb. Schöninger) und unseren Töchtern Lydia Kasuba, Priscilla Mubanga und Salome Mwila Mulenga sehr dankbar.

Ein besonderer Dank gilt der damaligen Regierung Sambias und dem VDZ ohne deren finanzielle Unterstützung die Durchführung dieser Arbeit nicht möglich gewesen wäre. Weiterhin danke ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des F.A. Finger-Institutes für Baustoffkunde und des Bereiches Bauchemie der Bauhaus-Universität Weimar, die mich durch fachliche Diskussionen und bei dem praktischen und analytischen Teil der Arbeit unterstützt haben, besonders Herrn Mielke, Herrn Dr. Bernd Möser, Herrn Dr. Ernst Freyburg, Herrn Wicht, Herrn Dr. Burzik, Frau David, Frau Schmiedel, Frau Michalke, Frau Dimmig, Frau Peisker, Frau

Tänzel, Herrn Bock, Herrn Urban, Herrn Büchner, Herrn Neugebauer, Herrn Nasse und Herrn Klemm. In diesem Zusammenhang auch mein Dank an die studentischen Mitarbeiter  Herrn Stolz, Scheidig, Neumann, Bellmann, Matschei und Abouem a` Tchoyi. 

Mein größter Dank gebührt meinem Gott und Herrn Jesus Christus, der mich geschaffen hat und mir die Fähigkeit und Weisheit gegeben hat diese Dissertation neben meinem pastoralen Dienst in der Evangelischen Freikirche erfolgreich durchzuführen.

Weimar, im November 2001

Davies Mwila Mulenga

1. Einleitung und Problemstellung

Beton und Mörtel sind Verbundbaustoffe in Form eines Konglomerats von groben und feinen Stoffen, die durch ein Bindemittel verkittet sind. Sie unterscheiden sich lediglich durch das Größtkorn, wobei die Grenze bei 4 mm liegt. Beton ist sehr heterogen und besteht nach DIN 1045 aus einem Gemisch von Zement, Zuschlag und Wasser. 

Die Verarbeitungseigenschaften von Beton und Mörtel werden nicht nur durch den Einsatz von Verflüssigern, Fließmitteln und Luftporenmitteln, sondern auch durch den Einsatz von Zusatzstoffen wie Steinkohlenflugasche, Braunkohlenflugasche und Kalksteinmehl zielgerichtet verändert. Eine umfassende Beschreibung der Wirkung dieser Zusatzstoffe ist gegenwärtig kaum möglich.  Die verbreitete Anwendung von Flugasche als Betonzusatzstoff hat jedoch das Interesse geweckt, einige gegenwärtig noch nicht gesicherte Dauerhaftigkeitseigenschaften, wie z.B. die Sulfatbeständigkeit und den Frost-Tausalz-Widerstand von Beton mit Zusatzstoffen, genauer zu charakterisieren. 

Bei modernen Bauwerken, wie Autobahnen, Stollen, Brücken und Fundamentplatten, die oft Sulfatangriffen ausgesetzt sind, müssen die verwendeten Baustoffe eine hohe Sulfatbeständigkeit aufweisen. Ein Sulfatangriff auf Beton und Mörtel kann zur Gefügeschädigung im Zementstein führen und dadurch die Zerstörung des gesamten Bauwerks verursachen. Der Zerstörungsgrad variiert in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen und der Einwirkungsdauer und kann bis zum Zersetzen des Betons zu einer plastischen Masse reichen. Um diese Betonzerstörung zu vermeiden, werden in der Betonpraxis entsprechende Zemente mit erhöhter Sulfatbeständigkeit eingesetzt oder puzzolanische Zusätze verwendet. Verschiedene Schadensfälle zeigen jedoch, daß trotz der Verwendung hochsulfatbeständiger Zemente eine Zerstörung des Betons in sulfatangreifenden Wässern und Böden unter bestimmten Bedingungen nicht auszuschließen ist. Neben der bekannten Schädigung des Betons durch die Neubildung sulfathaltiger Treibminerale wie Gips oder Ettringit stellt auch die Bildung des ettringitähnlichen, komplex aufgebauten Calciumsilikat-Carbonat-Sulfat-Hydrates Thaumasit ein besonderes Problem dar. Die Entstehung des Thaumasits sowie seine Rolle im Mechanismus des Sulfatangriffs auf Beton aus Portlandzementen, Portlandkalksteinzementen ohne oder mit Kalksteinzuschlägen ist noch nicht geklärt. Dabei ist besonders der Einfluß der Temperatur sowie der Sulfatkonzentration auf die Art und Morphologie der entstehenden, schädigenden Mineralphasen noch weitgehend unklar. So wird in der Literatur oft von einer Thaumasitbildung in Beton berichtet, die erst nach einer langen Nutzung des Bauwerks auftritt. Zur Aufklärung dieser Tatsachen bedarf es sowohl der Modifizierung vorhandener Prüfverfahren als auch der Entwicklung eines neuen, praxisnahen Prüfverfahrens zur Charakterisierung des Sulfatwiderstandes von Beton und Mörtel.

In der vorliegenden Arbeit soll überprüft werden, ob Thaumasit nach wenigen Tagen einer Sulfateinwirkung auf Beton und Mörtel entstehen kann. Dabei spielt die Frage, unter welchen Bedingungen Thaumasit gebildet wird und welchen Einfluß der Zusatz von Flugaschen oder Kalksteinmehl hat, eine besondere Rolle. Es soll untersucht werden, wo unter dem Aspekt der Reaktionsfähigkeit und der Sulfatbeständigkeit bei äußerem Sulfatangriff die Grenze des Einsatzes von Steinkohlen- bzw. Braunkohlenflugasche in Kombination mit Portlandzement, HS-Zement und Portlandkalksteinzement liegt. In diesem Zusammenhang soll überprüft werden, ob die Richtlinie des DafStb zur Verwendung von Flugaschen nach DIN EN 450 im Betonbau, die für die Herstellung von Beton aus normalen Portlandzementen einen Flugascheanteil im Bindemittel von mindestens 20 % vorsieht, auch in Bezug auf die Thaumasitbildung ausreichende Sicherheit gewährleistet. Außerdem soll die Wahrscheinlichkeit einer Thaumasitbildung infolge eines äußeren Sulfatangriffs auf Beton mit Kalkstein bzw. Dolomit als Zuschlag näher untersucht werden.

Parallel dazu wird versucht, ein neues, praxisnahes Prüfverfahren zur Charakterisierung der Sulfatbeständigkeit von Beton zu entwickeln. Hierbei kommt dem Einfluß geringerer Temperatur bzw. des Temperaturwechsels eine größere Bedeutung zu. Das Hauptziel der Untersuchungen ist es, die Ursache des Einflusses der Zusammensetzung von Beton und Zementstein auf die Sulfatbeständigkeit von Beton unter Sulfatangriff sowie die Rolle der Phasenneubildung bei der Betonzerstörung zu klären, um sowohl Handlungsrichtlinien für derartige Betone als auch Richtlinien für  Anwendungsfälle zu erarbeiten. 

2. Stand der Erkenntnisse

Beim Schädigungsmechanismus infolge Sulfatangriffs handelt es sich um einen sehr komplexen Vorgang, dessen Ursache und Verlauf trotz zahlreicher Untersuchungen noch nicht vollständig geklärt ist. Die Gründe dafür liegen in den vielfältigen, sich teilweise überlagernden Randbedingungen und Einflußgrößen chemischer, physikalischer und mineralogischer Natur. Im Folgenden wird zusammenfassend ein Überblick über den Erkenntnisstand gegeben. Für ein umfangreiches Studium der Problematik sei auf weiterführende Literatur verwiesen [z. B. 1, 2, 3, 4, 5]. Nach dem gegenwärtigen Stand der Forschung kann im allgemeinen der komplexe Schadensmechanismus beim Sulfattreiben  wie folgt betrachtet  werden:

2.1 Gefügezerstörung durch den Sulfatangriff auf Beton

Betonbauwerke sind durch Natur oder Nutzung oft Sulfatangriffen ausgesetzt. Die als Baustoffe verwendeten Betone und Mörtel können je nach ihrer Zusammensetzung unter bestimmten Voraussetzungen durch sulfathaltige Wässer oder Böden angegriffen und geschädigt werden. Die Zerstörung dieser Baustoffe durch den Sulfatangriff ist nach Angaben von BICZOK seit 1877 bekannt [8]. Die Schädigung beruht im wesentlichen auf Reaktionen von in den Beton eindringenden Sulfationen mit aluminathaltigen Zementbestandteilen bzw. Hydratationsprodukten, die zur Bildung expansiver Phasen führen. Dabei können Treiberscheinungen auftreten, die bis zur völligen Gefügezerstörung führen können. 

Erste systematische Untersuchungen über die bei Einwirkung von Sulfaten ablaufenden schädigenden Reaktionen im Zementstein wurden von CANDLOT und MICHAELIS um 1890 durchgeführt [9, 10, 13]. Aus diesen Untersuchungen ging hervor, daß die Gefügeschäden des Zementsteins mit der Bildung einer komplexen, kristallwasserreichen Verbindung zusammenhängen. Sie wurde von MICHAELIS wie folgt beschrieben:

3CaO·Al2O3·3CaSO4·30H2O

Dieses Salz wurde von MICHAELIS wegen seines typischen nadelförmigen Erscheinungsbildes und seiner gefügeschädigenden Wirkung als Zementbazillus bezeichnet. Neben dieser Bezeichnung war früher eine Reihe anderer wissenschaftlichen Bezeichnungen für dieses Salz gebräuchlich, unter anderem „ Candlot-Michealis`sches Salz [9, 10]. Heute sind in diesem Zusammenhang vor allem die Begriffe „Ettringit bzw. „Ettringit-Phasen üblich. Daneben aber auch Oberbegriffe und deren Kurzschreibweisen, wie zum Beispiel die von SCMOLCZYK [11] eingeführte Bezeichnung „AFt-Phase, die von (Tricalcium-Aluminat-Ferrit.Trisulfat-Hydroxid) . (Hydrat)-Phase abgeleitet wurde. Diese Bezeichnung berücksichtigt die Ergebnisse zahlreicher späteren Untersuchungen, die zu dem Schluß führten, daß die Gefügezerstörung in Verbindung mit der Einwirkung sulfathaltiger Lösungen auf die chemische Reaktion der aluminatischen bzw. aluminatisch-ferritischen Zement-Klinkerphasen mit Sulfationen zurückzuführen ist [25].

2.2  Beispiele von Schadensfällen aus der Betonpraxis

BELLPORT berichtet von Schadensfällen an Betonbauteilen des Fort Peck Staudamms am Fluß Missouri in Montana. Hier verlor der Beton nach 20-jähriger Nutzung unter Einwirkung von sulfathaltigem Wasser seine Festigkeit und wurde weich. Nach weiteren 13 Jahren erreichte der geschädigte Bereich eine Tiefe von 200 mm. Die Sulfatkonzentration des Grundwassers, hauptsächlich von Natriumsulfat (Na2SO4), betrug etwa 10 000 mg/l. Nach einer mineralogischen Analyse wurde die Bildung von Gips in großen Mengen als Treibursache festgestellt [14, 15]. Ähnliche Schadensfälle wurden an Betonbauten in sulfathaltigen Böden der Prärie in West- Kanada, deren Grundwasser bis 1,5 % Alkalisulfate (4000 bis 9000 mg SO4²-/l) enthält, festgestellt. Als Folge des Sulfattreibens entwickelte der Beton ein relativ poröses oder schwaches Gefüge und wurde zu einer nicht kohesiv sandigen Masse zersetzt [15].

Aus Österreich berichtet LUKAS von Sulfatschäden in Stollen [16]. In zwei räumlich auseinander liegenden Stollenstrecken wurden an verschiedenen Betonauskleidungen

Zerstörungen festgestellt. Diese traten auch in Stollenstrecken auf, die mit Spritzbeton hergestellt wurden. Diese Zerstörung äußert sich zu Beginn durch leichtes Abblättern, später tritt Rißbildung auf. Als letztes Zerstörungsstadium erfolgte die komplette Zersetzung des Betons. Dieses Stadium war mit einer starken Aufwölbung des Betons bzw. der Spritzbetonauskleidung verbunden. Diese wiesen im Durchschnitt Ausdehnungen von 1m bis 1 ½ m bei einer Höhe von 10 – 20 cm auf [16].

In Deutschland ereignete sich der erste größere durch Sulfatangriff verursachte Schadensfall um 1890 in Magdeburg. Die neu errichtete Sternbrücke über die Elbe mußte wenige Jahre nach ihrer Fertigstellung abgerissen werden. Ursache war, daß die schädigende Wirkung von Quellwasser mit sehr hohem Sulfatgehalt (ca. 2000 SO4-2 mg/l) auf den Beton noch unbekannt war. Die Betonpfeiler hoben sich infolge Quellung um 8 cm innerhalb 4 Jahre und spalteten sich dabei auf [2, 8]. CRAMMOND hat in den 1990er Jahren bei seinen Untersuchungen an den Betonbauteilen mehrerer Brücken über den Motorway M5 in Gloucestershire, England, Sulfatschäden infolge eines außergewöhnlichen Sulfatangriffs festgestellt [17].

Um dem Sulfatangriff entgegenzutreten wurden für die Baupraxis geeignete betontechno-logische Maßnahmen vorgeschlagen, deren Niederschlag sich in zahlreichen in Normen und Richtlinien dargelegten Empfehlungen und Vorschriften findet. 

2.3 Betrachtung der Mikro- und Makrostruktur des Betons

Beton ist ein Verbundbaustoff, der mit seinen Ausgangsstoffen Zement, Zuschlagstoff, Wasser, Zusatzmittel und Zusatzstoffe im allgemeinen als 5-Stoff-System aufgefaßt wird. Durch die Reaktion des Wassers mit dem Zement erhärtet dieses Gemisch. Es wird zu einem Werkstoff mit zwar hoher Druckfestigkeit, aber im Vergleich gesehen geringerer Zugfestigkeit. Für den Aufbau der Bindungen in der Erhärtungsphase sind einmal chemische Kräfte (Hydratation) und zum anderen micro-physikalische (Adhäsion, van der Waals-Kräfte) und mechanische Kräfte (Reibung, Verflechtung und Verwachsung) entscheidend.

Wenn man den Normalbeton betrachtet, so geht man hier von einem heterogenen

Zweiphasenstoff aus, der zu den Verbundwerkstoffen gerechnet wird. Die elastische Phase - das Traggerüst- wird durch die Zuschlagkörner gebildet. In der zweiten Phase – der viskoelastischen – erfolgt die Verkittung der Zuschlagkörner miteinander durch das Auffüllen der Zwischenräumen mit der Zementmatrix. Betrachtet man die natürlichen Zuschlagstoffe so stellt man fest, daß sie meist steif, fest und dicht sind, die Zementmatrix hingegen hochporös. Die Zementmatrix saugt deshalb die Feuchtigkeit (Wasser) auf und speichert sie. Dies führt dazu, daß sie sulfatgefährdet ist. Diese Struktur, die als innere Ordnung der Hydratationsprodukte und der sie trennenden Hohlräume zu verstehen ist, hat großen Einfluß auf die Eigenschaften des Betons insbesondere auf die Dauerhaftigkeitseigenschaften. Die Matrix setzt sich aus unterschiedlichen Stoffen zusammen. Dazu zählen der Zementstein, der gesamte Feinmörtel unter Einschluß von Feinsand, Zusatzstoffen, Zusatzmitteln und Luftporen [2, 29].

2.4  Die Sulfatbeständigkeit von Beton und Mörtel

Ein wesentlicher Aspekt der Dauerhaftigkeit von Beton und Mörtel ist deren Sulfatbeständigkeit. Die Dauerhaftigkeit von Beton muß bei der Verwendung in betonangreifenden Wässern über die gesamte Nutzungsdauer gewährleistet sein. Diesbezüglich werden an Beton für Bauwerke, die einem verstärkten Sulfatangriff ausgesetzt sind, besondere Anforderungen gestellt. Die Sulfatbeständigkeit des Betons hängt dabei neben der Dichtigkeit des Mörtels bzw. Betons entscheidend von der Art des verwendeten Zementes sowie von der Art und dem Ausmaß chemischer Einflüsse ab, die auf den Zementstein einwirken [7, 18, 26]. Bei der Herstellung solcher Betone finden in der Baupraxis nur HS-Zemente, die nach DIN 1164 als Zemente mit hoher Sulfatbeständigkeit gelten, ihre Anwendung. Diese sind Portlandzemente CEM I mit max. 3 M.-% C3A und max. 5 M.-% Al2O3 sowie Hochofenzemente CEM III/B mit mindestens 66 M.-% Hüttensand [27]. Anhand von Untersuchungen ist mehrfach dargelegt worden, daß bestimmte Flugaschen die Sulfatbeständigkeit des Betons verbessern können [ 6, 7, 20, 21, 22, 23]. Nach der deutschen Regelung ist es zulässig, anstelle eines HS-Zementes einen Normzement zu verwenden und dem Beton bei der Herstellung Steinkohlenflugasche zuzusetzen. Dabei sind  folgende Bedingungen nach DIN 1045-2 einzuhalten:

•  Sulfatgehalt des angreifenden Wassers: SO4² ≤ 1500 mg/l

•  Zementart und Flugascheanteil:

f ≥ 0,2 · (z+f) bei CEM I, CEM II/A-S, CEM II/B-S, CEM II/A-L

f ≥ 0,1 · (z+f) bei CEM II/A-T, CEM II/B-T, CEM III/A

Nach der Richtlinie des DAfStb [131] „Verwendung von Flugasche nach DIN EN 450 im Betonbau" darf der w/z-Wert unter Anrechnung von 40 % des Flugaschezusatzes (w/(z+0,4· f) nicht mehr als 0,50 betragen.

Bei der Herstellung von Portlandkalksteinzement CEM II/A-LL und CEM II/A-L läßt die DIN 1164 auch die Verwendung von 6 bis 20 % Kalksteinmehl als Zusatz zu. Eine positive Wirkung von reaktivem Calciumcarbonat bzw. von Kalksteinfüllern auf die Sulfatbeständigkeit von Portlandzementen wird von verschiedenen Autoren beschrieben [17, 171].

Zusatzstoffe wie Kalksteinmehl und Flugasche können jedoch die Art der Phasenneubildungen im Zementstein erheblich beeinflussen und eine Verbesserung oder eine Verschlechterung der Sulfatbeständigkeit des Betons verursachen [23, 62, 78, 133]. Kalksteinmehl verhält sich in hydratisierten Zementen, Mörtel und Beton chemisch nicht inert, sondern kann sich unter entsprechenden Bedingungen an der Bildung neuer Phasen beteiligen. So können z.B. aus Kalksteinmehl Carbonationen im Beton freigesetzt werden, die bei einem Sulfatangriff bei niedrigen Temperaturen zur Thaumasitbildung führen [17, 78, 133]. 

Die Sulfatbeständigkeit beruht darauf, daß der Beton ein möglichst diffusionsdichtes Gefüge besitzt und daß der Zementstein aufgrund seiner Zusammensetzung nicht oder nur wenig mit eindringendem Sulfat chemisch unter Bildung treibender Reaktionsprodukte reagiert. Zu den wichtigsten Gesichtspunkten bei der Beurteilung der Sulfatbeständigkeit von Beton zählen unter anderem die Art des angreifenden Mediums, die Konzentration des Sulfats in angreifenden Wässern, Böden und Gasen, die Bindungsform des Sulfats im angreifenden Medium, der Gehalt an begleitenden Ionen, der pH-Wert, die Umgebungsbedingungen (Austauschgeschwindigkeit von Wässern an der Betonoberfläche,