Ettringiet

Betekenis

Ettringiet is het gehydrateerd calciumsulfoaluminaat dat ontstaat wanneer sulfaten reageren met gehydrateerd tricalciumaluminaat (C3A) en opgeloste kalk in verhardend cement. De vorming van ettringiet gaat gepaard met een aanzienlijke volumevergroting, waardoor het een potentieel risico vormt voor de mechanische integriteit van beton.

Toepassing

Ettringiet komt voor in de cementpasta als gevolg van normale hydratatiereacties en bij sulfaataanvallen.

• Calciumsulfaten fungeren als bindingsregelaars in cement en beïnvloeden de uitharding.
• Bij krimpcompenserend beton benut men de volumevergroting van ettringiet doelbewust.
• Bij toevoeging van gips (calciumsulfaat) om uitharden te vertragen kan inwendig uitzetten optreden.

Aandachtspunten

• Vormt zich in de cementpasta tijdens de eerste uren na het toevoegen van water en veroorzaakt in die fase forse volumevergroting in jong plastisch beton.
• Snelle verharding kan door deze expansie tot scheurvorming leiden; bij langzame verharding is beton nog plastisch en ontstaat meestal geen direct probleem.
• Permanente of frequente blootstelling aan water bevordert ettringietvorming; de verbinding vormt zich alleen bij een overmaat aan water.
• Extra aanvoer van sulfaationen of vorst-dooi‑belastingen kunnen leiden tot verzwakking en het 'verpulveren' van beton doordat poriën met ettringietkristallen gevuld raken.
• DEF (delayed ettringite formation) ontstaat onder specifieke hoge-temperatuursomstandigheden en verzwakt beton door het vormen van ettringiet in scheuren of openingen.

Chemie / samenstelling

• Tricalciumaluminaat wordt kort weergegeven als C3A.
• Ettringiet heeft de samenstellingsformule Ca6[Al(OH)6]2(SO4)3 · 26H2O en de korte notatie C6A2H24S-3H26.
• De ionaire samenstelling kan worden uitgedrukt als 6 Ca2+ + 2 Al(OH)4− + 3 SO42− + 4 OH− + 26 H2O.

Delayed ettringite formation (DEF)

• DEF treedt op in beton dat bij hoge temperaturen (ongeveer 65–70 °C) is gerijpt, bijvoorbeeld door stoomsturing of hoge hydratatiewarmte in dikke constructies.
• Bij verhitting zet verspreid aanwezige ettringiet uit terwijl het aggregaat (zand en grind) niet meezet; daardoor ontstaan openingen tussen aggregaat en cement waarin later ettringiet gevormd wordt.
• De aanwezigheid van die openingen verzwakt het beton en creëert ruimte voor hernieuwde ettringietvorming.
• DEF komt vaak samen voor met alkali-silica-reactie (ASR).
• Boven circa 70 °C valt ettringiet uiteen, maar de door de hogere temperatuur veroorzaakte schade aan het beton blijft bestaan.

Verschil met andere schadebeelden

• Vergelijkbaar met betonrot (corrosie van de wapening), alkali-silica‑reactie en carbonatatie doordat deze mechanismen ook tot verzwakking en schade van beton kunnen leiden; de oorzaak en het werkingsmechanisme van ettringiet zijn specifiek chemisch en expansief van aard.