Aspekte zur Entwicklung einer Schnellprüfmethode zum Nachweis der Alkali-Kieselsäure-Reaktion an Betonen


Diplomarbeit, 2004

207 Seiten, Note: 1,7


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Stand des Wissens
2.1 Historischer Abriss
2.2 Mechanismus der Alkali-Kieselsäure-Reaktion
2.2.1 Übersicht über die Alkali-Zuschlag-Reaktion
2.2.2 Chemische Reaktion der Alkali-Kieselsäure-Reaktion
2.2.3 Dehnungsreaktionen
2.3 Schadensmerkmale der Alkali-Kieselsäure-Reaktion
2.3.1 Äußere Schäden
2.3.2 Innere Schäden
2.4 Einflussgrößen auf die Alkali-Kieselsäure-Reaktion
2.4.1 Alkaliempfindlichkeit von Zuschlagsstoffen
2.4.2 Alkaliempfindliche Zuschläge
2.4.3 Betonbestandteile
2.4.4 Wasserzementwert
2.4.5 Umwelteinflüsse
2.5 Prüfverfahren
2.5.1 Nationale Prüfverfahren
2.5.2 Internationale Prüfverfahren
2.6 AKR - Schadensanalyse
2.7 Vermeidung von Schäden infolge Alkali-Kieselsäure-Reaktion

3 Zielstellung der eigenen Untersuchungen

4 Versuchsprogramm

5 Versuchsdurchführung
5.1 Kenngrößen der Ausgangsstoffe
5.1.1 Zemente
5.1.2 Zuschlagsstoffe
5.2 Versuchsserie I - Mörtelprismen
5.2.1 Allgemeines
5.2.2 Betonrezepturen
5.3 Versuchsserie II - Betonwürfel mit Messmarken
5.3.1 Allgemeines
5.3.2 Betonrezepturen
5.4 Versuchsserie III - Betonwürfel mit wasserundurchlässiger Beschichtung
5.4.1 Allgemeines
5.4.2 Betonrezepturen

6 Versuchsergebnisse
6.1 Versuchsserie I - Mörtelprismen
6.1.1 Ergebnisse der Dehnungsmessungen der Mörtelprismen aus Nebelkammerlagerung
6.1.2 Ergebnisse der Dehnungsmessungen der Mörtelprismen aus Laborlagerung
6.1.3 Visuelle Beurteilung der Mörtelprismen aus der Nebelkammerlagerung
6.1.4 Visuelle Beurteilung der Mörtelprismen aus der Laborlagerung
6.1.5 Ergebnisse aus dem Fluoreszenz-Test
6.2 Versuchsserie II - Betonwürfel mit Messmarken
6.2.1 Ergebnisse der Dehnungsmessungen der Betonwürfel mit Messmarken aus Nebelkammerlagerung
6.2.2 Ergebnisse der Dehnungsmessungen der Betonwürfel mit Messmarken aus Laborlagerung
6.2.3 Visuelle Beurteilung der Betonwürfel mit Messmarken aus der Nebelkammerlagerung
6.2.4 Visuelle Beurteilung der Betonwürfel mit Messmarken aus der Laborlagerung
6.2.5 Ergebnisse aus dem Fluoreszenz-Test
6.3 Versuchsserie III - Betonwürfel mit wasserundurchlässiger Beschichtung
6.3.1 Ergebnisse der Volumenmessungen der Betonwürfel mit wasserundurchlässiger Beschichtung
6.3.2 Visuelle Beurteilung der Betonwürfel mit wasserundurchlässiger Beschichtung
6.3.3 Ergebnisse aus dem Fluoreszenz-Test

7 Auswertung der Versuchsergebnisse
7.1 Versuchsserie I - Mörtelprismen
7.1.1 Einfluss der Zuschlagsstoffe
7.1.2 Einfluss des Zements
7.1.3 Einfluss des Wasserzementwertes
7.1.4 Einfluss der Umweltbedingungen
7.2 Versuchsserie II - Betonwürfel mit Messmarken
7.2.1 Einfluss der Zuschlagsstoffe
7.2.2 Einfluss der Zementart
7.2.3 Einfluss der Umweltbedingungen
7.3 Versuchsserie III - Betonwürfel mit wasserundurchlässiger Beschichtung
7.3.1 Einfluss der Zuschlagsstoffe
7.3.2 Einfluss der Zementart

8 Schlussfolgerung

9 Ausblick

10 Zusammenfassung

11 Literaturverzeichnis

Anlagen

Verzeichnis der Abbildungen:

Abb. 2-1: AKR - Schadensbild an einem Betonelement[25]

Abb. 2-2: Alkaliausblühungen an einem Brückenelement

Abb. 2-3: Prinzip der Alkali-Kieselsäure-Reaktion[25]

Abb. 2-4: Aufbau der Quelldruckspannung durch AKR[25]

Abb. 2-5: Durch AKR verursachte Risse an einem Betonbauteil

Abb. 2-6: Durch AKR verursachte Abplatzung (Marke 2,5 mm)

Abb. 2-7: Darstellung weißer Ausblühungen an einem Betonbauteil

Abb. 2-8: Temperatureinfluss auf die Löslichkeit von SiO2[15]

Abb. 2-9: Opal[19]

Abb. 2-10: Chalcedon[19]

Abb. 2-11: Christobalit[19]

Abb. 2-12: Quarze[19]

Abb. 2-13: Modifikationen von Opalsandstein[26]

Abb. 2-14: Modifikationen von Flintgestein[26]

Abb. 2-15: Hornstein[19]

Abb. 2-16: Grauwacke[19]

Abb. 2-17: Porphyre[19]

Abb. 2-18: Abhängigkeit der Alkalität der Porenlösung vom Alkaligehalt des Zements

Abb. 2-19: Grenzen der spez. Zementmenge im Beton zur Vermeidung einer schädigenden AKR in Abhängigkeit vom Alkaligehalt des Zements[17]

Abb. 2-20: Anwendungsbereich von Teil 2 der Alkalirichtlinie und Gewinnungsgebiete von Opalsandsteinen und fraglichen Gesteinen sowie Flint[4]

Abb. 2-21: Gewinnungsgebiete präkambrischer Grauwacke[4]

Abb. 2-22: Extinktionskurven einiger Gesteins- und Mineralarten[14]

Abb. 2-23: Leitfaden für eine AKR - Schadensanalyse[20]

Abb. 2-24: Einfluss von Flugasche auf die axiale Dehnung von Mörtelprismen

Abb. 5-1: Augit-Porphyrit, 20-fache Vergrößerung

Abb. 5-2: Kies, Flint, 20-fache Vergrößerung

Abb. 5-3: Kies, Opalsandstein, 20-fache Vergrößerung 33

Abb. 5-4: Granit, 20-fache Vergrößerung (1 Feldspat, 2 Biotitglimmer, 3 Quarz) 34

Abb. 5-5: Abkürzungsschlüssel der Betonrezepturen für Versuchsserie I

Abb. 5-6: Anordnung der Messmarken am Betonwürfel

Abb. 5-7: Abkürzungsschlüssel der Betonrezepturen für Versuchsserie II

Abb. 5-8: Abkürzungsschlüssel der Betonrezepturen für Versuchsserie III

Abb. 6-1: Mörtelprismen - Ki/Z1/450

Abb. 6-2: Mörtelprismen - Ki/Z2/450

Abb. 6-3: Mörtelprismen - Ki/Z3/450

Abb. 6-4: Mörtelprismen - Ki/Z1/550

Abb. 6-5: Mörtelprismen - Ki/Z2/550

Abb. 6-6: Mörtelprismen - Ki/Z3/550

Abb. 6-7: Fluoreszenz-Test an MÖ - Ki/Z2/450

Abb. 6-8: Fluoreszenz-Test an MÖ - Ki/Z3/450

Abb. 6-9: Betonwürfel mit Marken - AuPo-SRet/Z3/450

Abb. 6-10: Betonwürfel mit Marken - Ki-SNeu/Z1/450

Abb. 6-11: Betonwürfel mit Marken - Ki-SNeu/Z2/450

Abb. 6-12: Betonwürfel mit Marken - Ki-SNeu/Z3/450

Abb. 6-13: Betonwürfel mit Marken - Gr-SNeu/Z1/450

Abb. 6-14: Betonwürfel mit Marken - Gr-SNeu/Z2/450

Abb. 6-15: Betonwürfel mit Marken - Gr-SNeu/Z3/450

Verzeichnis der Diagramme:

Diagramm 6-1: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie I, Nebelkammerlagerung, Zuschlag AuPo)

Diagramm 6-2: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie I, Nebelkammerlagerung, Zuschlag Ki)

Diagramm 6-3: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie I, Nebelkammerlagerung, Zuschlag Gr)

Diagramm 6-4: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie I, Nebelkammerlagerung, Zuschlag SNor)

Diagramm 6-5: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie I, Laborlagerung, Zuschlag AuPo)

Diagramm 6-6: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie I, Laborlagerung, Zuschlag Ki)

Diagramm 6-7: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie I, Laborlagerung, Zuschlag Gr)

Diagramm 6-8: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie I, Laborlagerung, Zuschlag SNor)

Diagramm 6-9: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie II, Nebelkammerlagerung, ZGE AuPo-SRet)

Diagramm 6-10: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie II, Nebelkammerlagerung, ZGE Ki-SNeu)

Diagramm 6-11: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie II, Nebelkammerlagerung, ZGE Gr-SNeu)

Diagramm 6-12: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie II, Nebelkammerlagerung, ZGE Gr-SNor)

Diagramm 6-13: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie II, Laborlagerung, ZGE AuPo-SRet)

Diagramm 6-14: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie II, Laborlagerung, ZGE Ki- SNeu)

Diagramm 6-15: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie II, Laborlagerung, ZGE Gr- SNeu)

Diagramm 6-16: Dehnung nach 90 Tagen (Versuchsserie II, Laborlagerung, ZGE Gr- SNor)

Diagramm 6-17: Volumenänderung nach 90 Tagen (Versuchsserie III, ZGE AuPo- SRet)

Diagramm 6-18: Volumenänderung nach 90 Tagen (Versuchsserie III, ZGE Ki-SNeu)

Diagramm 6-19: Volumenänderung nach 90 Tagen (Versuchsserie III, ZGE Gr-SNeu)

Diagramm 6-20: Volumenänderung nach 90 Tagen (Versuchsserie III, ZGE Gr-SNor) ..

Verzeichnis der Tabellen:

Tab. 2-1: Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Zuschlägen einschließlich Kieselkreide und Flint[4]

Tab. 2-2: Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Grauwacke und anderer empfindlicher Gesteine[4]

Tab. 2-3: Bewertungsskala zur Beurteilung des Fluoreszenz-Tests

Tab. 5-1: Alkaligehalt der verwendeten Zemente in M.-%

Tab. 5-2: Festigkeiten der verwendeten Zemente

Tab. 5-3: Übersicht der Rezepturen für Versuchsserie I

Tab. 5-4: Übersicht über die verwendeten Zuschlagsgemische

Tab. 5-5: Übersicht der Rezepturen für die Versuchsserie II

Tab. 5-6: Übersicht der Rezepturen für die Versuchsserie III

Tab. 6-1: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie I, Zuschlag AuPo)

Tab. 6-2: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie I, Zuschlag Ki)

Tab. 6-3: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie I, Zuschlag Gr)

Tab. 6-4: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie I, Zuschlag SNor)

Tab. 6-5: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie II, ZGE AuPo- SRet)

Tab. 6-6: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie II, ZGE Ki- SNeu)

Tab. 6-7: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie II, ZGE Gr- SNeu)

Tab. 6-8: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie II, ZGE Gr- SNor)

Tab. 6-9: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie III, ZGE AuPo- SRet)

Tab. 6-10: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie III, ZGE Ki- SNeu)

Tab. 6-11: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie III, ZGE Gr- SNeu)

Tab. 6-12: Beurteilung der Proben nach Fluoreszenz-Test (Versuchsserie III, ZGE Gr- SNor)

Abkürzungsverzeichnis:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Bei der Alkali-Kieselsäure-Reaktion im Beton handelt es sich um eine Reaktion zwischen der reaktiven Kieselsäure in den Zuschlägen und den in der Porenlösung gelösten Alkalien. Bei ungünstigen Bedingungen kommt es zu einer Volumenzunahme im Umfeld der reaktiven Zuschlagskörner. Daraus resultieren dann Schäden wie Risse, Abplatzungen (pop-outs) und Ausblühungen. Die Verhinderung dieser Schäden ist für die Gewährleistung der Dauerbeständigkeit von Betonkonstruktionen von entscheidender Bedeutung.

STANTON[24]berichtete zum ersten Mal über Treibschäden an Betonkonstruktionen als Folge einer chemischen Reaktion zwischen alkalireichen Zementen und den angewendeten Zuschlägen. Zur Bezeichnung dieser Schadensreaktion hat sich daraufhin der Begriff Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) durchgesetzt.

Eine besondere Problematik dieser Schadstoffreaktion besteht darin, dass die Schäden in vielen Ländern nicht rechtzeitig erkannt wurden. Noch 1965 war man in der BRD der Auffassung, dass Betonschäden infolge Alkali-Kieselsäure-Reaktion unter den hiesigen Bedingungen nicht auftreten können. Nachdem die 1965/66 erbaute Lachswehrbrücke bei Lübeck nach drei Jahren wieder abgerissen werden musste, gab man diese Ansicht auf[25].

Die Geschwindigkeit und Stärke der Alkali-Kieselsäure-Reaktion ist von verschiedenen, nach inneren und äußeren zu unterscheidenden Einflüssen abhängig. Äußere Einflüsse sind zum Beispiel das Feuchteangebot, die Temperatur oder die Zufuhr von Alkalien von außen durch Tausalze oder Meerwasser. Art, Menge und Größe des reaktiven Zuschlags und der eingesetzten Zemente, der die Zusammensetzung der Porenlösung beeinflusst, sind innere Einflüsse auf die AKR.

Die vorgelegte Arbeit soll einen Einblick über die Alkali-Kieselsäure-Reaktion geben. Zu diesem Zweck erfolgt zunächst eine Darstellung vom Mechanismus der Reaktion. Weiterhin werden Minerale und Gesteine mit Reaktionspotenzial sowie Einflussgrößen auf die Reaktion aufgeführt. Des Weiteren setzt sich die Arbeit mit bestehenden Prüfverfahren zur Erkennung der AKR, Schadensmerkmalen einer schädigenden AKR und Vorschlägen zur Vermeidung der Alkali-Kieselsäure-Reaktion auseinander.

In Deutschland kann Alkali-Kieselsäure-Reaktion an empfindlichen Gesteinen durch Lagerung von Betonen in der Nebelkammer entsprechend der DafStb-Richtlinie [4] nachgewiesen werden. Dieser Nachweis vollzieht sich über einen mindestens neunmonatigen Zeitraum. Die Arbeit zielt darauf ab, verschiedene Aspekte zur Entwicklung einer Schnellprüfmethode zum Nachweis von an Betonen darzulegen.

2 Stand des Wissens

2.1 Historischer Abriss

Anfang der 20er Jahre wurden in den USA erstmals Reaktionen zwischen den Alkalien des Zements und bestimmten Zuschlägen als Ursache für Betonschäden festgestellt. 1940 berichtete STANTON über die „alkali-aggregate-reaction” opalhaltiger Zuschläge, die in Kalifornien beim Bau eines Staudammes verwendet wurden. Diese Schäden führten zu umfangreichen Ursachenforschungen und Gegenmaßnahmen in den USA.

Mit Beginn der 50er Jahre ist die AKR auch in Australien bekannt. Seit Mitte der 50er Jahre wurde aus immer mehr Ländern, darunter Kanada, Dänemark, Island und Südafrika, von Schäden infolge AKR berichtet.

In Deutschland war man bis Mitte der 60er Jahre der Auffassung, dass es hier aufgrund der geologischen Situation eine schädigende Alkalireaktion nicht gibt. Auf das Problem der AKR wurde die Öffentlichkeit erst durch Schäden an der in Schleswig-Holstein gebauten Lachswehrbrücke aufmerksam. Sie wurde in den Jahren 1965-1966 erbaut und musste bereits im Frühjahr 1968 wegen Gefährdung der Standsicherheit wieder abgerissen werden. In der DDR wurden erste Schäden durch die Alkali-Kieselsäure- Reaktion in Form von Gelabscheidungen und Abplatzungen an Fertigteilen des Plattenbaus im Jahre 1974 festgestellt. Ab Anfang der 80er Jahre traten Schäden in Mecklenburg, Sachsen und Thüringen auf. Besonders die von AKR betroffenen Spannbetonschwellen verursachten Milliardenschäden[22].

Bis zum heutigen Tag wurden immer weitere Schäden bekannt. Dabei handelt es sich überwiegend um Betonkonstruktionen, bei deren Bau man die bisherigen Erkenntnisse zur Vermeidung einer schädigenden AKR nicht beachtete. Teilweise waren es auch ältere Bauwerke oder Konstruktionen, bei denen eine Umnutzung erfolgte. Als weitere Ursache kommen aber auch Zuschläge in Frage, von denen eine schädigende AKR bislang nicht bekannt war [5,16].

In Deutschland wurde 1974 aufgrund der umfangreichen Untersuchungen eine vorläufige Richtlinie „Vorbeugende Maßnahmen gegen schädigende Alkalireaktion im Beton“ aufgestellt. Diese Richtlinie erfuhr eine mehrfache Überarbeitung und ist seit der Fassung Dezember 1997 verbindlich [25].

2.2 Mechanismus der Alkali-Kieselsäure-Reaktion

2.2.1 Übersicht über die Alkali-Zuschlag-Reaktion

Je nach Art des angegriffenen Zuschlags wird nach Alkali-Silika-Reaktion (Alkali-Kieselsäure-Reaktion), Alkali-Silikat-Reaktion oder Alkali-Carbonat-Reaktion (Alkali-Dolomit-Reaktion) unterschieden[25].

Die Alkali-Silika-Reaktion wird im deutschen Sprachgebrauch herkömmlich als Alkali-Kieselsäure-Reaktion, kurz AKR, bezeichnet. Es findet eine Reaktion mit amorpher Kieselsäure statt.

Vereinfachtes Prinzip der AKR:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Im Unterschied zur Alkali-Kiesel-Säure-Reaktion reagieren die Alkalien bei der Alkali- Silikat-Reaktion mit Alumosilikaten, wobei hier leichter angreifbare Silikate betroffen sind. Es ist anzunehmen, dass der Reaktionsmechanismus ähnlich ist. Einzelheiten über die Reaktionsdauer und Beginn der Schädigung sind weitgehend unbekannt[24].

Die weit weniger bedeutende Alkali-Carbonat-Reaktion soll dann eintreten, wenn Calcium- und Magnesiumcarbonat in feinkristalliner Verwachsung im gleichen Massenverhältnis vorliegen und es durch die Einwirkung von Alkalihydroxiden zur Umwandlung von Dolomit in Alkalicarbonat, Calcit und Brucit kommt[12].

Im Folgenden wird ausschließlich die Alkali-Kieselsäure-Reaktion näher betrachtet.

2.2.2 Chemische Reaktion der Alkali-Kieselsäure-Reaktion

Im Allgemeinen ist die Alkali-Kieselsäure-Reaktion eine chemische Reaktion zwischen den unterschiedlichen Formen der Kielsäure (SiO2) aus den Betonzuschlägen und den Alkalihydroxiden (NaOH, KOH) der Porenlösung des erhärteten Betons, bzw. von außen eindringenden Alkalien. Das bei dieser Reaktion entstehende Alkali-Kieselsäure- Gel wirkt durch Volumenvergrößerung infolge Wasseraufnahme treibend und kann zu Betonschäden führen (vgl. Abb. 2-1 und 2-2)[25].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-1: AKR - Schadensbild an einem Betonelement[25]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-2: Alkaliausblühungen an einem Brückenelement

Bei der Reaktion von Zement und Wasser reagieren die Hauptklinkerphasen zu Calciumsilicathydraten und Calciumhydroxid. Gleichzeitig gehen die Alkalisulfate ihrer hohen Löslichkeit wegen in Lösung und reagieren mit dem entstandenen Portlandit wie folgt [28, 29]:

K2SO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2KOH

NaSO4 + Ca(OH)2 CaSO4 + 2NaOH

Daraus folgt, dass die Sulfationen für die Entstehung vom wenig löslichem Calciumsulfat verbraucht werden.

Das entstandene Alkalihydroxid reagiert mit reaktivem Siliciumdioxid zu einem AlkaliKieselsäure-Gel, das unter Wasseraufnahme betonschädigende Quelldrücke erzeugen kann (vgl. Abb. 2-3).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-3: Prinzip der Alkali-Kieselsäure-Reaktion[25]

Diese Reaktion kann zum Teil noch weiterführen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bei Zufuhr von Feuchtigkeit können Alkalien wieder freigesetzt werden. Diese AlkaliIonen können sich zu anderen Reaktionsorten bewegen und in anderen Schichten des reaktiven Zuschlags reagieren. Jene Tatsache zeigt die Gefährlichkeit dieser Langzeitreaktion[25].

2.2.3 Dehnungsreaktionen

Die Aufnahme von Porenlösung durch das Alkali-Kieselsäure-Gel verursacht den Dehnungsprozess. Demzufolge erfolgt eine Volumenzunahme durch Quellen (vgl. Abb. 2-4).

Das Quellen bewirkt Quelldrücke, die bis zu 20 N/mm² erreichen können. Die Zugfestigkeit von Beton liegt aber nur bei 2 bis 5 N/mm². Ein weiterer schädigender Vorgang wird durch den osmotischen Druck hervorgerufen, den das dickflüssige AlkaliKieselsäure-Gel auslöst.

Das Gel verhält sich wie eine semipermeable Wand. Das heißt, dass die Hydroxid-, Natrium- und Kaliumionen in Richtung des reaktiven Korns eindringen können, die Reaktionsprodukte, die Alkalisilikate, aber nicht nach außen. Im äußeren Reaktionsraum entstehen durch die Freisetzung der weniger stabil gebundenen AlkaliIonen und durch Kontakt mit der Betonmatrix dichtere C-S-H-Phasen[17].

Je höher der Calcium-Anteil des Gels ist, desto geringer fällt auch seine Quellfähigkeit aus. Kaliumhaltiges Gel ist schwächer quellfähig als natriumhaltiges Gel[25].

Bevor sich der Schwelldruck im Beton aufbaut, füllt das Alkalisilikat zunächst den umgebenden Porenraum. Die Folge sind Spannungen in den Zuschlägen, die Risse in den Partikeln und in der umliegenden Betonmatrix verursachen. Es kann aber auch eine komplett dichte Gel-Front entstehen, die zu Spannungen im Gesamtbetongefüge führt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-4: Aufbau der Quelldruckspannung durch AKR[25]

2.3 Schadensmerkmale der Alkali-Kieselsäure-Reaktion

Die Alkali-Kieselsäure-Reaktion führt zu Betonschäden, wenn die bei der Reaktion auftretenden Volumenvergrößerungen nicht vom Betongefüge aufgenommen werden können. Es kommt dann zu Spannungen, die die Zugfestigkeit des Betons übertreffen. Als Folge entstehen Risse und Abplatzungen.

Folgende Merkmale kennzeichnen eine schädigende Alkalireaktion im Beton:

- äußere Schäden (sichtbar)
- innere Schäden (mikroskopisch)

2.3.1 Äußere Schäden

An der Betonoberfläche treten feine netzartige Risse auf. Bei größeren Risstiefen kann das zum völligen Verlust der Nutzungs- und Tragfähigkeit von Bauwerken oder Betonbauteilen führen (vgl. Abb. 2-5).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-5: Durch AKR verursachte Risse an einem Betonbauteil

Oberflächige Auswachsungen und/oder trichterförmige Abplatzungen entstehen durch AKR der nahe der Betonoberfläche liegenden reaktionsfreudigen Zuschlagskörner (vgl. Abb. 2-6).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-6: Durch AKR verursachte Abplatzung (Marke 2,5 mm)

Weiterhin kommt es zu anfänglich klaren und dickflüssigen Ausscheidungen, die sich später zu trüben und relativ fest werdenden Geltropfen auf der Oberfläche des Betons entwickeln. In diesem Fall handelt es sich um das aus dem Inneren des Betons ausgetretene, niedrig viskose Alkali-Kieselsäure-Gel. Dieses Gel reagiert mit dem Kohlendioxid der Luft und bildet das Alkali-Carbonat. Die weißen, punkt- bis ringförmigen Carbonatisierungsprodukte sind aber nur an Bauteilen feststellbar, an denen keine Abwitterung stattfindet (vgl. Abb. 2-7).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-7: Darstellung wei ß er Ausblühungen an einem Betonbauteil

2.3.2 Innere Schäden

Von außen sind an einem Betonbauteil oft keine Anzeichen der AKR zu finden. Bei mikroskopischer Beatrachtung werden kleine, mit einem weißen Gel gefüllte Poren sichtbar. Bei intensiver Untersuchung werden dann Reaktionsränder der inneren Gelbildung deutlich[9].

Um die Zuschläge herum bilden sich Reaktionsränder aus. Die innere Gelbildung wird in Poren und Mikrorissen deutlich. Das Gel ist häufig dicht und kann in Schollen zerbrochen sein. Am Porenrand sieht es eher glasig aus[25].

Durch das Quellen des Gels in den Zuschlägen infolge Wasseraufnahme können osmotische bzw. Quelldrücke bis zu 20 N/mm² entstehen. Sie übersteigen um ein Vielfaches die Zugfestigkeit der Zuschläge und des Betons von 2 bis 5 N/mm². Anschließend kann das Alkali-Kieselsäure-Gel dank der entstandenen Risse in die Zementsteinmatrix eindringen. Das durch die AKR hervorgerufene Rissbild besteht aus Rissen in den Zuschlagskörnern, wobei die Risse strahlenförmig in den Zementstein hineinverlaufen[25].

2.4 Einflussgrößen auf die Alkali-Kieselsäure-Reaktion

2.4.1 Alkaliempfindlichkeit von Zuschlagsstoffen

2.4.1.1 Ursachen der Reaktivität von Zuschlägen

Das Siliciumdioxid wird in starken Hydroxidlösungen aufgelöst. Der zeitliche Ablauf dieser Reaktion ist aber vom kristallinen Zustand des Siliciumoxids und der Konzentration der Hydroxidlösung abhängig.

Eine Reaktion zwischen dem Siliciumdioxid und der Hydroxidlösung findet jedoch immer statt. Nur bei reaktiver Kieselsäure und hohem Alkaligehalt tritt eine Betonschädigung auf.

Ursachen der Reaktivität der Kieselsäure sind nachstehende:

- Störung im Kristallgitterbau
- Temperatureinfluss
- Korngröße
- Konzentration der Hydroxidlösung.

2.4.1.2 Störungen im Kristallgitterbau

Durch die in den Zuschlägen enthaltenen Anteile stark gittergestörter Kieselsäure wird die Alkali-Kieselsäure-Reaktion verursacht. Diese amorphen Kieselsäuren haben im Gegensatz zu den ungestörten kristallinen Zustandsformen eine größere innere Oberfläche. Verschiedene Ursachen bedingen diesen Zustand. Bei unterkühlten Schmelzen sind die SiO4-Tetraeder ungeordnet miteinander verbunden und es haben sich neben den normalen Sechser-Ringen auch Vierer-, Fünfer- und Siebener-Ringe ausgebildet. Anders ist es beim Opalgestein. Hier sind bis zu 25% der Si-O-Si - Brücken durch den Einbau von Hydroxidgruppen gestört. Sie liegen jetzt in Form von Silanolgruppen (SiOH od. Si(OH)2) vor. Diese Störungen der Si-O-Si - Brücken sind auch von den Flinten bekannt.[14]

Je stärker die Struktur über die Si-O-Si - Brücken gebildet wird, desto stabiler ist sie gegenüber einer Auflösung. Verbindungen, die viele OH-Gruppen aufweisen, sind hingegen viel anfälliger. Bei gut kristallisierten Kieselsäuren muss erst ein Einbau der OH-Ionen erfolgen, während bei amorpher Kieselsäure bereits wesentlich mehr Silanolgruppen durch die größere innere Oberfläche vorhanden sind[25].

2.4.1.3 Temperatureinfluss

Der Temperatureinfluss auf die Löslichkeit wurde nach[15]bewiesen (vgl. Abb. 2-8). Mit steigender Temperatur nimmt die Löslichkeit linear zu.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-8: Temperatureinfluss auf die L ö slichkeit von SiO 2 [15]

2.4.1.4 Korngröße

Eine Reaktion von alkaliempfindlichen Zuschlägen mit einer Korngröße kleiner als 1 mm führt in der Regel nicht zu AKR-Schäden. Aufgrund der Feinheit läuft die Reaktion bereits ab, wenn sich der Beton noch im plastischen Zustand befindet. Hieraus erfolgt eine Abpufferung der Alkalien[17].

2.4.1.5 Konzentration der Hydroxidlösung

Die Löslichkeit von Siliciumoxid steigt ab einen pH-Wert von 10 exponentiell an. Die Porenlösung im Beton hat einen ph-Wert von12,5 bis 14. Die Werte über 12,5 werden durch die in der Porenlösung enthaltenen Alkalien hervorgerufen. Diese erhebliche Alkalität ist der Grund für die hohe Löslichkeit der Kieselsäure.

2.4.2 Alkaliempfindliche Zuschläge

Bei der Alkali-Kieselsäure-Reaktion ist in erster Linie das SiO2 von Bedeutung. Es reagiert in verschiedenen Modifikationen in Gegenwart von Alkalienhydroxiden. Der Alkaligehalt im Beton wird in der Regel von den Alkalien im Zement verursacht. Um Schäden durch AKR zu vermeiden, gibt es für den Alkaligehalt im Beton Grenzwerte.

Die Beurteilung der siliciumoxidhaltigen Zuschläge ist schwieriger, da nicht nur einzelne Mineralien betrachtet werden dürfen. Zur genauen Diagnose muss auch deren Anteil und Verteilung in den Zuschlagskörnern geprüft werden[25].

Alle amorphen, kryptokristallinen und gittergestörte Siliciumoxidminerale gelten als AKR- gefährdet. Zu diesen Mineralien gehören:

- Opal
- Chalcedon
- Cristobalit
- stark beanspruchter Quarz.

Wichtige alkaliempfindliche Zuschläge sind unter anderem:

- Opalsandstein (Opal, Cristobalit)
- Kieselkreide, Kieselkalke (Chalcedon, kryptokristalliner Quarz)
- Flint (Chalcedon, kryptokristalliner Quarz)
- Kieselschiefer (Chalcedon, kryptokristalliner Quarz)
- Grauwacke (Chalcedon, kryptokristalliner und gestresster Quarz).

Auch mylonitische Granite und Porphyre sind zu den alkaliempfindlichen Gesteinen zu zählen.

2.4.2.1 Mineralien mit einem Gefährdungspotenzial für AKR
2.4.2.1.1 Opal

Ein besonders reaktives Mineral ist Opal (siehe Abb. 2-9). Es besteht aus hydratisiertem Siliciumoxid (SiO2 nH2O). Opal kommt in Sandsteinen vor, ist aber schlecht lokalisierbar, da er nicht zahlreich und konzentriert vorliegt. Er tritt in amorpher sowie in kryptokristalliner Form auf. Schon ab einem Anteil von 0,5% besteht die Gefahr einer betonschädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion [6,19].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-9: Opal[19]

2.4.2.1.2 Chalcedon

Chalcedon ist eine krypto- bis mikrokristalline Varietät des Quarzes (siehe Abb. 2-10). Er ist im Allgemeinen gut erkennbar, da er in Form von radialstrahligen, streifigen Quarzvarianten vorkommt[9]. Es existiert eine große Anzahl von verschiedenen Formen, von denen Chalcedon und Achat die wichtigsten sind. Auch farblich besteht eine große Variationsbreite von weiß bis tiefrot und blau. Die langfaserigen Siliziumoxidkristalle sind vorwiegend in Flint, Kieselkalk und Hornstein zu finden. Eine AKR- Gefahr besteht ab einen Anteil von 3% [6, 19].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-10: Chalcedon[19]

2.4.2.1.3 Cristobalit

Cristobalit setzt sich ähnlich wie Chalcedon vor allem aus Siliciumoxid zusammen (siehe Abb. 2-11). Das Kristallsystem von Cristobalit ist kubisch und das Mineral ist meist von weißer bis blassgrauer Farbe. Er tritt in Form kleiner Kristalle in Lava und anderen vulkanischen Gläsern auf. In Zuschlägen kommt Cristobalt sehr selten vor. Cristobalit ist eine Hochtemperaturform des Quarzes und bildet sich bei 1470 °C. Ab Anteilen von 1% besteht AKR- Gefahr [6, 19].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-11: Christobalit[19]

2.4.2.1.4 Quarz

Als anfällig für die AKR gelten insbesondere die mikrokristallinen oder kryptokristallinen Quarze (siehe Abb. 2-12).

Besonders reaktiv sind gestresste Quarze. Sie sind unter tektonischer Belastung entstanden. Es erfolgte eine Trennung in submikroskopische Teilchen, die gegeneinander leicht verdreht sind. Gestresste Quarze kommen in reaktiven Gesteinen wie Grauwacke vor[9].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-12: Quarze[19]

2.4.2.2 Zuschläge mit einem Ge fährdungspotenzial für AKR
2.4.2.2.1 Opalsandstein

Opalsandsteine (siehe Abb. 2-13) trifft man in Deutschland vor allem in den durch die Eiszeit entstandenen Zuschlagslagerstätten Norddeutschlands an. Die Opalsubstanz, die als Bindemittel im Opalsandstein vorkommt, enthält immer Cristobalit[25].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-13: Modifikationen von Opalsandstein[26]

2.4.2.2.2 Kieselkalk, Kieselkreide

Die besonders alkalireaktive Kieselkreide liegt im nordöstlichen Teil Mecklenburg- Vorpommerns und am Alpenrand vor. Als wirksames Mineral enthält Kieselkreide Chalcedon und kryptokristallinen Quarz. Kieselkalke und Kieselkreide unterscheiden sich nur durch die Dichte. Der Siliziumoxidanteil schwankt zwischen 25 und 90%[25].

2.4.2.2.3 Flint

Die in Kreideformationen vorkommenden Ausscheidungen von Kieselsäure werden als Flinte (Feuersteine) bezeichnet (siehe Abb. 2-14). In Deutschland findet man Flinte vor allem auf der Insel Rügen und in den eiszeitlichen Ablagerungen Norddeutschlands [19]. Flint besteht hauptsächlich aus krypto- bis mikrokristallinem Siliciumoxid (Chalcedon bzw. Quarz). Es sind aber auch stets Anteile amorphen Siliciumoxids (Opal) vorhanden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-14: Modifikationen von Flintgestein[26]

Bei der Beurteilung der Flinte hinsichtlich einer schädigenden Alkali-Kieselsäure- Reaktion geht man davon aus, dass nur die opalinen Flinte gefährlich sind. Opaline Flinte sind leichte und reaktive Flinte mit einer Kornrohdichte kleiner als 2,20 kg/m³. Flinte mit höheren Rohdichten sind normalerweise nur wenig aktiv [5, 17].

2.4.2.2.4 Kieselschiefer, Hornstein

Kieselschiefer ist ein reaktives Gestein und besteht aus Mikroquarz bzw. aus schwach kristallinem Quarz, Chalcedon und Opal[10]. Verbreitet ist Kieselschiefer vor allem im Thüringer Schiefergebirge und im Harz. Er kann aber auch als Sekundärbestandteil von Kiesen, im Thüringer Becken, in Sachsen-Anhalt und im Alpenvorland auftreten.

Hornstein ist ein unreines, grau bis rostbraunes gefärbtes Gestein aus krypto- bis mikrokristalliner Kieselsäure (siehe Abb. 2-15). Die Übergänge zwischen Hornstein, Kieselschiefer und Flint sind meist fließend[19].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-15: Hornstein[19]

2.4.2.2.5 Grauwacke

Grauwacke ist ein Begriff Harzer Bergleute aus dem 18. Jahrhundert. Darunter wird ein sandsteinartiges Gestein aus Quarz und Feldspat verstanden (siehe Abb. 2-16).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-16: Grauwacke[19]

Präkambrische Grauwacke befindet sich vor allem in der Lausitz. Karbonische Grauwacke kommt in Mitteldeutschland vor, tritt aber auch in geologisch jungen Kieslagerstätten Mitteldeutschlands und des Alpenrands auf[19].

Aufgrund der Entstehung von Grauwacke können in ihnen alle gittergestörte und amorphe Siliciumoxidminerale enthalten sein, die für eine schädigende AlkaliKieselsäure-Reaktion verantwortlich sind[9].

2.4.2.2.6 Porphyre

Unter dem Sammelbegriff Porphyre sind saure Vulkanite der Rhyolith- (Quarzpophyr) bis Andesit- (Porphyrit) Gruppe zusammenzufassen (siehe Abb. 2-17). Schäden infolge einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion mit Porphyr als Zuschlagsmaterial sind verhältnismäßig wenig bekannt[10].

Aus den bisher wenig untersuchten Gefügeschäden mit Beteiligung von Porphyren weiß man, dass eine AKR abgelaufen ist, gravierende Schäden jedoch ausgeblieben sind[25].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-17: Porphyre[19]

2.4.2.2.7 Weitere Gesteinsarten

Als problematisch bezüglich einer AKR haben sich auch Phyllite, Quarzite, stark beanspruchte Granite sowie Tonschiefer erwiesen[25].

Granite sind Gesteine, welche beim Aufstieg von Magma in höhere Zonen der Erdkruste bei langsamer Abkühlung auskristallisiert wurden. Die langsame Abkühlung ermöglichte ein geringes, bis überhaupt nicht gestörtes Kristallwachstum[19].

2.4.2.3 Technische Produkte mit einem Gefährdungspotenzial für AKR

Auch technische Produkte wie SiC- Hartschaum und Bau- oder Duranglas verursachen AKR- Schäden. Sie verhalten sich ähnlich wie reaktives Gestein. Deshalb wird Duranglas wegen seiner konstanten Zusammensetzung und gleichförmigem glasigen Gefüge als Standardzuschlag für AKR- Prüfungen verwendet[25].

2.4.3 Betonbestandteile

2.4.3.1 Art und Alkaligehalt des Zements

Eine schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion ist nur dann möglich, wenn dem Beton ein ausreichendes Angebot von Feuchtigkeit und Alkalienhydroxiden zur Verfügung steht. Unter diesen Umständen bildet sich eine Alaklihydroxidlösung in größerer Menge und Konzentration. Die Alkalienverbindungen stammen vorwiegend aus dem Zement[17]. Die verschiedenen Bindungsformen des Zements sind:

sulfatisch gebundene Alkalien: sofort löslich im Anmachwasser in Klinkermaterialien eingebaute Alkalien: werden während der C-S-H- Phasen freigesetzt im Hüttensand gebundene Alkalien: liegen nur teilweise in der Porenlösung des Betons vor, weil vom Hüttensand nur ein Teil der Alkalien als wirksame Alkalimenge an die Porenlösung abgegeben wird.

Es wird angenommen, dass äquivalente Gehalte an Natriumoxid und Kaliumoxid analoge Dehnungen hervorrufen. Dabei soll das Kalium für schnellere Anfangsdehnungen und das Natrium für die Enddehnungen verantwortlich sein [13]. Trotzdem ist es statthaft, die Gehalte an Na2O und K2O zu einem Gesamtalkaligehalt zusammenzufassen und als Na2O-Äquvivalent anzugeben. Der K2O-Gehalt ist hierbei mit dem Faktor 0,658 zu multiplizieren, der das Molmassenverhältnis von Natriumoxid und Kaliumoxid wiedergibt[17].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Generell findet die Alkali-Kieselsäure-Reaktion immer dann statt, wenn Beton mit alkalihaltigem Zement und alkaliempfindlichen Zuschlägen fabriziert und sich in feuchter Umgebung befindet. Betonschädigend ist die AKR aber erst, sobald der Alkaligehalt des Zements einen bestimmten Wert überschreitet. Durch jahrelange internationale Beobachtung von Bauwerken und Forschungsarbeiten gilt es als weitgehend gesichert, dass bei einem Na2O-Äquvivalent 0,6 M.% keine Schädigungen durch die Alkali-Kieselsäure-Reaktion auftreten, auch nicht bei stark empfindlichen, z.B. opalhaltigen Zuschlägen. Diese These trifft für Betone, die aus Portlandzement gefertigt werden und einen normalen Zementgehalt besitzen, zu [13, 17].

Bei einem Na2O-Äquvivalent von 0,6 M.% beträgt die HydroxidionenRichtkonzentration 500 mmol/l. Dies ist der Wert für eine AKR- auslösende Treibreaktion (vgl. Abb. 2-18)[28].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-18: Abhängigkeit der Alkalität der Porenl ö sung vom Alkaligehalt des Zements[25]

In der Literatur sind allerdings auch Hinweise zu finden, die Skepsis an der Richtigkeit des 0,6 M.% Na2O-Äquvivalent-Grenzwertes aufkommen lassen. Untersuchungen haben ergeben, dass eine schädigende AKR erst eintritt, wenn der wirksame Alkaligehalt einem Na2O-Äquvivalent von über 0,8 M.% entspricht[13].

Für Hüttenzemente und andere Mischzemente ist der Na2O-Äquvivalent ungeeignet. Zur AKR tragen nur die in der Porenlösung auftretenden Alkalien bei. Es muss also bei Mischzementen zwischen Gesamtalkaligehalt und wirksamem Alkaligehalt differiert werden. Der wirksame Alkaligehalt ist der Alkalianteil eines Zements, der in wirksamer Form als Alkalihydroxid in der Porenlösung der Zementmatrix gelöst ist und die Ursache für eine schädigende AKR sein kann[25].

Der wirksame Alkaligehalt von Hüttenzementen kann nach folgender Beziehung ermittelt werden[17]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

AW: wirksamer Alkaligehalt in M.%

AG: Gesamtalkaligehalt im M.%

H: Hüttensandgehalt in M.%

Auch durch technische Verfahren, wie der Auspressmethode oder dem Lösungsverfahren ist eine Bestimmung des wirksamen Alkaligehalts möglich.

2.4.3.2 Zementgehalt des Betons

Betons wird neben dem Alkaligehalt des Zements auch vom Zementgehalt im Beton beeinflusst. So sind LOCHER und SPRUNG[17]der Ansicht, dass es sinnvoller ist, die Grenzwerte für den Alkaligehalt bezogen auf Kubikmeter Beton anzugeben. Aus umfangreichen Untersuchungen leiteten sie ab, dass beim Einsatz von opalhaltigen Zuschlägen der Wert von 3 kg Na2O- Äquvivalent pro Kubikmeter nicht überschritten werden darf, um eine schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion zu vermeiden. Daraus entwickelten sie die so genannte „Düsseldorfer Grenzlinie“ (vgl. Abb. 2-19).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-19: Grenzen der spez. Zementmenge im Beton zur Vermeidung einer schädigenden AKR in Abhängigkeit vom Alkaligehalt des Zements[17]

Wenn der wirksame Alkaligehalt bekannt ist, kann nach folgender Gleichung der obere Grenzwert für den Zementgehalt des Betons errechnet werden[17]:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bei der Verwendung von Zementen mit einem wirksamen Alkaligehalt von höchstens 0,6 M.% Na2O-Äquvivalent und einem Zementgehalt von höchstens 500 kg/m³ ist eine schädigende AKR bei der Verwendung von alkaliempfindlichen Zuschlägen auszuschließen[17].

Demzufolge sind hohe Zementgehalte nicht nur unwirtschaftlich, sondern begünstigen die Alkali-Kieselsäure-Reaktion.

2.4.3.3 Betonzusatzmittel

Der Einfluss von Betonzusatzmitteln auf die AKR wurde bisher kaum untersucht.

Nach LENZNER [16] beinhalten vor allem Fließmittel teilweise beträchtliche Alkaliverbindungen. Er stellte fest, dass Fließmittel die AKR zeitlich beschleunigen. Dabei tragen Fließmittel auf Naphthalensulfonatbasis stärker zur Alkalireaktion bei als Fließmittel auf Melaminharzbasis.

2.4.3.4 Betonzusatzstoffe

Für den Einfluss von Betonzusatzstoffen liegen zum Teil widersprüchliche Ergebnisse vor. Bei der Untersuchungen von Betonen mit Zugabe von Flugasche zeigte sich, dass bei der Reaktion mit reaktiven Zuschlägen ein Austausch von 5 bis 10 M.% Zement durch Flugasche die AKR verstärken, d.h. die Dehnungen vergrößern kann. Bei einem Austausch von rund 20 M% des Zements wurden gleiche Dehnungen des Nullbetons festgestellt. Bei Flugascheanteilen von über 25 M% des Zements ergaben sich teilweise drastische Verminderungen der Dehnungen infolge einer AKR[2].

In der Literatur wird der Zugabe von feingemahlenem Siliciumoxid oder Puzzolanen insgesamt eine positive Wirkung zur Einschränkung der AKR zugesichert. Der Effekt der Betonzusatzstoffe wird deren Vermögen zugeschrieben, die Alkalien des Zementes zu binden bzw. abzupuffern und damit die Alkalität des Zementes zu verringern[13].

2.4.3.5 Zuschlagsstoffe

Die Mitwirkung der Zuschlagsstoffe als Alkaliquelle für die Alkali-Kieselsäure- Reaktion wird in der Literatur zum Teil angesprochen.

So ist eine Alkaliangabe bei Granit an die Porenlösung denkbar[17].

In Südafrika untersuchte illitische Gesteine gaben Kalium ab. Bei Feldspäten kann demzufolge auch eine Alkaliabgabe erwartet werden, da diese ähnlich gut löslich und alkalireich sind[13].

2.4.4 Wasserzementwert

Der Einfluss des Wasser-Zement-Wertes auf die Alkali-Kieselsäure-Reaktion ist bis heute nicht gänzlich erforscht.

Bei umfangreichen Versuchen wurde erkannt, dass bei potenziell durch Alkalireaktion gefährdetem Beton mit wachsendem w/z-Wert die Dehnungen gleich blieben, meist jedoch zunahmen. Eine direkte festgestellt werden, wenn potenziell gefährdete Betone bereits bei kleinem w/z-Wert eine hohe Schadensstufe aufwiesen[2].

Zusammenfassend erläuterten BONZEL, KRELL und SIEBEL [2], dass eine Vergrößerung des w/z-Wertes bei sonst gleicher Zusammensetzung des Betons und gleichen Rahmenbedingungen zu deutlichen Schaden durch die AKR führen kann. Als Ursache für die aufgetretene Zunahme der Schädigung bei höheren w/z-Werten kommt die sinkende Betonfestigkeit in Betracht. Betone mit höherer Festigkeit haben im

Allgemeinen auch einen höheren Widerstand gegen Gefügestörungen durch AKR. Die Verminderung des w/z-Wertes kann folgende Wirkungen zur Folge haben[2]:

Erhöhung der Dichtigkeit des Betons, d.h. die Alkalihydroxid-Porenlösung erreicht die alkaliempfindlichen Zuschläge schlecht,

Erhöhung der Festigkeit des Betons, d.h. größere aufnehmbare Spannungen,

Erhöhung der Alkalikonzentration in der Porenlösung, dadurch möglicherweise schnellere und frühere Reaktion, die im noch formbaren

Beton weniger schädigend ablaufen kann,

Schneller Hydrationsfortschritt und höhere Anfangsfestigkeiten des Betons, d.h. Verminderung der Zeitspanne, in der die Alkalireaktion weniger schädigend ablaufen kann.

2.4.5 Umwelteinflüsse

Die Bedingungen, denen Betonkonstruktionen in ihrer Nutzung ausgesetzt sind, haben eine besondere Bedeutung für das Auslösen und den Verlauf einer AKR.

2.4.5.1 Temperatur

Wie alle chemischen Reaktionen wird die Alkali-Kieselsäure-Reaktion durch die Temperatur beeinflusst. Bei vielen verschiedenen Versuchen wurde eine maximal schädigende Temperatur um 40°C ermittelt. Dieses Expansionsmaximum wird darauf zurückgeführt, dass oberhalb von 40°C die Konzentration der bei der AKR gebildeten Alkalisilikatlösung durch Koagulation wieder sinkt.

Andere Untersuchungen ergaben für eine Maximaldehnung abweichende geringere Temperaturen als 40 °C[13].

2.4.5.2 Luftfeuchtigkeit

Dem Feuchtigkeitsangebot kommt bei der AKR eine entscheidende Bedeutung zu. Es gilt als sicher, dass Alkalischäden unter trockenen Nutzungsbedingungen nicht auftreten.

In Forschungen wurde festgestellt, dass Proben, die in feuchtigkeitsgesättigter Luft eingelagert wurden, die größten Schäden zeigten. Bei Wasserlagerung wurden unter sonst gleichen Bedingungen stets geringere Schäden gegenüber Luftlagerung festgestellt[13].

Es gilt auch als ziemlich gesichert, dass wechselnde Feuchte den Reaktionsverlauf stärker beeinflusst als eine ständige Durchfeuchtung[25].

2.4.5.3 Alkalizufuhr von außen

Eine weitere Einflussgröße kann eine Alkalizuführung von außen in den Beton darstellen. Es ist möglich, dass Gesteine, Betonzusatzstoffe, Tausalze oder Meerwasser der Porenlösung Alkalienhydroxide zuführen[17].

Eine Reaktion mit alkaliempfindlichen Zuschlägen ist nur dann möglich, wenn die Alkalien als Hydroxid vorliegen. NaCl kann also nur wirksam werden, sobald das Chlorid von dem Zement in schwerlösbarer Form gebunden wird und dann NaOH gebildet werden kann. Da Zement nur eine geringe Menge Chlorid binden kann, ist die Zufuhr von NaCl von außen hinsichtlich einer schädigenden AKR wenig gefährlich [17].

2.5 Prüfverfahren

Zur Beurteilung von Zuschlägen auf ihre Alkaliempfindlichkeit bestehen weltweit mehrere verschiedene Prüfverfahren. Dabei werden die Zuschläge meist in Zementleim eingebettet und dann auf unterschiedlichste Art geprüft.

2.5.1 Nationale Prüfverfahren

2.5.1.1 Alkalirichtlinie

Bei den in Deutschland verwendeten Zuschlägen mit Opalsandstein und Flint aus dem in der Alkalirichtlinie[4]geregelten Anwendungsbereich (vgl. Abschnitt 2.5.1.1.1) wird nur der reine Zuschlag untersucht. Hierbei wird für die Kornklassen im Bereich von 1 bis 4 mm der gesamte Anteil der jeweiligen zu prüfenden Kornklasse mit heißer 4 %iger Natronlauge 60 Minuten lang versetzt und anschließend der Gewichtsverlust bestimmt. Für die Kornklassen größer als 4 mm wird der Zuschlag durch petrographische Untersuchung eindeutig in unempfindliche, empfindliche (Flint, Opalsandstein einschließlich Kieselkreide) und fragliche Bestandteile getrennt. Opalsandstein einschließlich Kieselkreide und fragliche Bestandteile der Kornklassen über 4 mm werden mit heißer 10 %igen Natronlauge versetzt und anschließend der Gewichtsverlust und der Anteil erweichter Bestandteile bestimmt. Die Empfindlichkeit des Flints wird mit Hilfe einer Rohdichtebestimmung abgeschätzt. Nach Abschluss der Prüfungen erfolgt die Einteilung in Empfindlichkeitsklassen nach [4](vgl. Tabelle 2-1).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab. 2-1: Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Zuschlägen einschlie ß lich Kieselkreide und Flint[4]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Für Grauwacke und andere empfindliche Gesteine ist laut Alkalirichtlinie ein Betonversuch vorgesehen. Bei dieser Prüfung werden Betonwürfel mit der Kantenlänge von 300 mm und Betonbalken mit den Abmessungen 100 mm x 100 mm x 500 mm in einer Nebelkammer bei 40 °C und 100 % relativer Luftfeuchte mindestens 9 Monate lang eingelagert. Während der Einlagerung wird bei den Betonbalken der Dehnungsverlauf und bei den Betonwürfeln die Entwicklung von Rissen festgestellt. Treten nach der Mindesteinlagerungszeit an den Würfeln keine Risse auf und beträgt die Dehnung der Balken weniger als 0,6 mm/m, erfolgt die Einstufung hinsichtlich einer schädigenden Alkalireaktion als unbedenklich (vgl. Tabelle 2-2).

Tab. 2-2: Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Grauwacke und anderer empfindlicher Gesteine[4] Alkaliempfindlichkeitsklassen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.5.1.1.1 Anwendungsbereich der Alkalirichtlinie

Seit Dezember 1997 gilt in Deutschland die vom Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb) herausgegebene Richtlinie „Vorbeugende Maßnahmen gegen schädigende Alkalireaktion im Beton“. Die Richtlinie besteht aus drei Teilen:

Teil 1: Allgemeines beinhaltet Punkte, die für einen eventuell alkaliempfindlichen Zuschlag zu beachten sind. Hierzu zählen insbesondere der Anwendungsbereich der Richtlinie und die Beschreibung der denkbaren Gewinnungsgebiete.

Teil 2: Betonzuschlag mit Opalsandstein und Flint behandelt die Vorgehensweise für diese Zuschläge im Anwendungsbereich (Abb. 2-20).

Teil 3: Betonzuschlag aus präkambrischer Grauwacke oder anderen alkaliempfindlichen Gesteinen behandelt die Vorgehensweise bei präkambrischer Grauwacke aus bestimmten Bereichen der Lausitz (Abb. 2- 21).

Abb. 2-20: Anwendungsbereich von Teil 2 der Alkalirichtlinie und Gewinnungsgebiete von

Opalsandsteinen und fraglichen Gesteinen sowie Flint[4]

Abb. 2-21: Gewinnungsgebiete präkambrischer Grauwacke[4]

2.5.1.2 Infrarot-Spektroskopie

Eine weitere, aber in Deutschland nicht standardisierte Methode zur Untersuchung der Alkaliempfindlichkeit von Zuschlägen ist die Infrarot-Spektroskopie. Im Bereich von 2600 bis 3800 cm-[1] kann damit die Anzahl der Silanolgruppen als Kriterium der Alkaliempfindlichkeit bestimmt werden (siehe Abb. 2-22). Kieselsäuren, die in diesem Bereich hohe IR-Absorption ausweisen, besitzen eine Tendenz zur AKR. Diese Aussage gilt aber nur für Kieselsäuren, deren gestörte Struktur auf SiOH-Gruppen zurückzuführen ist. Problematisch bei der Infarot-Spektroskopie ist die Probenaufbereitung, da die zu untersuchende Probe nur 20 mg beträgt[13].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-22: Extinktionskurven einiger Gesteins- und Mineralarten[14]

2.5.2 Internationale Prüfverfahren

2.5.2.1 NBRI - Test

Als internationales zeitgemäßes Verfahren und sicherster Schnelltest hat sich der südafrikanische NBRI - Test (National Building Research Institute) durchgesetzt[25]. Dieses Verfahren wurde von vielen Ländern, darunter Italien, Frankreich und Norwegen übernommen. Auch in Ländern, wie Australien, Kanada und den USA, in denen schon lange intensive Forschungen betrieben werden, führte man den NBRI - Test ein. Aus der NBRI - Testmethode wurde auch der RILEM - Test für beschleunigte Versuche entwickelt.

Das NBRI - Verfahren lässt sich in Kürze wie folgt beschreiben[25]:

Der zu untersuchende Zuschlag wird auf eine Sieblinie im Bereich von 0,15 bis 0,75 mm gebrochen. Der Zement und der Zuschlag werden im Verhältnis 1:2,25 und Wasser zu einem Mörtel gemischt. Die Konsistenz wird über das Ausbreitmaß festgelegt und sollte im Bereich von 105 und 120 mm liegen. Der Mörtel wird in Prismenformen (40 x 40 x 160 mm) gefüllt, verdichtet und bei 20 °C und rund 100 % relativer Luftfeuchte gelagert. Nach dem Ausschalen werden die Probekörper 24 Stunden in 80 °C heißes Wasser gelegt. Anschließend wird die Länge der Prismen gemessen und als Referenzwert festgelegt. Daraufhin schließt sich eine Einlagerung der Prismen in 80 °C heiße 4 %ige Natronlauge an. Der untersuchte Zuschlag gilt als unbedenklich, wenn innerhalb von 10 Tagen eine Dehnung von 1 mm/m nicht überschritten wird. Bei Werten zwischen 1 und 2,5 mm/m wird der Zuschlag als reaktiv und bei Dehnungen über 2,5mm/m als stark reaktiv eingestuft.

Die in Deutschland durchgeführten Versuche mit der NBRI - Methode zeigten, dass dieses Verfahren als Schnelltest eingesetzt werden kann. Zuschläge, die den Test nicht bestehen, müssen aber nicht zwangsläufig zu einer betonschädigenden AlkaliKieselsäure-Reaktion führen[25].

2.5.2.2 ASTM C 227

Ein anderes internationales Prüfverfahren ist der in der amerikanischen Norm ASTM C 227 standardisierte Mörtelbalkentest. Hier werden Prüfkörper mit den Abmessungen 25 x 25 x 285 mm³ bei 38 °C in eine Nebelkammer eingelagert. Als Prüfkriterien werden die Dehnung, Verkrümmungen, Risse und Gelauscheidungen bestimmt. Der zu untersuchende Zuschlag wird nach einer vorgegebenen Sieblinie im Bereich von 0,15 bis 4,75 mm geprüft. Das Verhältnis von Zement und Zuschlag beträgt auch in diesem Fall 1:2,25. Der Wasserzementwert wird mit 0,5 festgelegt. Die mit dem Mörtelbalkentest erhaltenen Versuchsergebnisse sind nach ASTM C 227 wie folgt zu interpretieren[13]:

- Dehnungen des Prüfkörpers größer als 0,1 mm/m nach 6 Monaten, bzw. größer als 0,05mm/m nach 3 Monaten deuten auf eine potenzielle Alkaliempfindlichkeit hin.

2.5.2.3 Fluoreszenz - Test

Eine weitere Methode zur Erkennung und Bewertung der Alkaliempfindlichkeit von Zuschlägen ist der Fluoreszenz - Test. Der Test ist eine Spektralanalyse, die unter Zugabe von Gemischen die Fluoreszenz bestrahlter Stoffe zum Nachweis und zur Identifizierung von Substanzen ausnutzt. Sind auf einer Betonfläche alkalihaltige AKR - Neubildungen entstanden, so findet bei einer Beaufschlagung der Fläche mit einer schwach essigsauren Uranylacetatlösung ein Austausch von Alkali-Ionen gegen Uranylionen statt. Das Vorhandensein von Alkali-Kieselsäure-Gel wird unter UV-Licht durch ein gelblich-grünes fluoreszierendes Leuchten angezeigt. Ablagerungen sind begrenzt auf Risse, Luftporen und bestimmte Zuschlagstoffteilchen. Eine überschlägige quantitative Wertung ist anhand der Intensität und des Anteils des Fluoreszierens an der Betonfläche möglich. Eine angenommene Bewertungsskala (siehe Tab. 2-3) von 1 (kein Fluoreszieren) bis 5 (starkes und flächendeckendes Fluoreszieren) soll die Wertung vereinheitlichen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tab. 2-3: Bewertungsskala zur Beurteilung des Fluoreszenz-Tests

Sind die Bewertungsmaßstäbe für die Note 3 erfüllt, ist am Bauwerk mit für die Tragfähigkeit relevanten Schäden zu rechnen.

2.5.2.4 Weitere Methoden

Weitere Möglichkeiten der Erkennung und qualitativen Bewertung der Alkaliempfindlichkeit von Zuschlägen bestehen nach älteren amerikanischen

Veröffentlichungen in:

-Ätztest (Ätzung polierter Zuschlagstoffe wird beurteilt)
-dem so genannten „Gel Pat Test“[13]

Auf diese Nachweise wird hier nicht näher eingegangen.

2.6 AKR - Schadensanalyse

Bei der Vielseitigkeit der Schäden hat sich gezeigt, dass nicht nur die AKR für den Endschaden bei einem Betonbauteil verantwortlich ist. Erst durch die AKR hervorgerufene Gefügeauflockerung ermöglicht ein weiteres Eindringen von Feuchtigkeit sowie Lösungs- und Mineralumbildungsprozesse[25].

Denkbar ist auch eine Vorschädigung des Betongefüges wegen anderer Schadensmechanismen, durch welche die für eine schädigende Alkali-Kieselsäure- Reaktion notwendige Flüssigkeit verfügbar wird.

Die Erscheinungsformen der schädigenden Alkalireaktion, lokale Volumenvergrößerung und Rissbildung an Bauteilen werden nicht nur von baustofftechnischen Einflussgrößen gelenkt. Es sind auch Wechselwirkungen mit anderen Einwirkungen, wie z. B. Anordnung der Stahlbewehrung oder Größe und Verlauf der Hauptspannungen vorhanden[25].

In der Regel sind nur Bauwerke von einer AKR betroffen, bei denen die erforderliche Feuchtigkeitszufuhr vorhanden ist. Das sind vor allem Außenbauteile wie Brücken, Wasserbauwerke, Küstenschutzanlagen, Betonstraßen- und Flugplatzdecken sowie Parkdecks. Um einen Schaden an einem Bauwerk analysieren zu können, ist eine Reihe von Untersuchungen unentbehrlich. Einen Leitfaden für eine Schadensanalyse bietet die Abbildung 2-23[20].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-23: Leitfaden für eine AKR - Schadensanalyse[20] Die Abbildung 2-23 besagt im Einzelnen:

Für jedes Bauteil am Bauwerk ist eine ausführliche Schadensanalyse durchzuführen. Dazu gehört eine Dokumentation über die wichtigsten Informationen, wie Ausgangsstoffe und Zusammensetzung des Betons, Betonherstellung, Konstruktion des Bauteils und Verlauf der Schädigung.

Es sind Proben in Form von Bohrkernen (Durchmesse 100 mm) aus geschädigten und ungeschädigten Bereichen zu entnehmen.

Des Weiteren ist eine augenscheinliche Beurteilung durchzuführen. Hier sollen das Gefüge des Betons, die Risstiefe und -breite und der verwendete Zuschlag als Kennzeichnung verglichen werden.

Weitere Prüfungen sind die Bestimmung der Druckfestigkeit und der Betonzusammensetzung, besonders des Zement- und Alkaligehaltes.

Bohrkerne aus geschädigten und ungeschädigten Bereichen sind in die Nebelkammer einzulagern und die Entwicklung der Dehnung, des dynamischen E-Moduls und der am Ende verbleibende Restdruckfestigkeit festzustellen.

Eine mikroskopische Beurteilung von Anschliffen und Dünnschliffen liefert Angaben zum Rissbild.

Erst nach einer Gesamtbetrachtung aller durchgeführten Untersuchungen kann eine Aussage über eine Beteiligung der Alkali-Kieselsäure-Reaktion am Bauwerksschaden getroffen werden.

2.7 Vermeidung von Schäden infolge Alkali-Kieselsäure-Reaktion

Ein wirksames Mittel zur Reduzierung bzw. Verhinderung einer schädigenden Alkali- Kieselsäure-Reaktion in Betonen ist die Zugabe von natürlichen oder künstlichen Puzzolanen. Dabei wird die Eigenschaft einer AKR-Dehnung genutzt, durch eine große Menge hochreaktiver Kieselsäure alle Alkalien zu binden und eine Dehnung zu verhindern[28].

In Puzzolanen sind amorphe Kieselsäuren in Form von opalhaltigen Gesteinen, vulkanischen Gläsern, calciniertem Kaolinit, Microsilica, Hüttensanden oder Aschen enthalten. Die Wirkungsweise dieser Stoffe beruht hauptsächlich auf ihrer hohen Reaktionsfähigkeit gegenüber Alkalihydroxiden.

Die Ca[2]+- Ionen der Porenlösung werden teilweise durch Puzzolane gebunden. Das führt zu einer Verringerung des Calcium/Silikat- Verhältnisses und zu einer festen Einbindung der Alkalien in die C-S-H-Phasen bzw. in Verbindungen, in denen die Alkalien in beinahe unlöslicher Form vorliegen.

Der Grundgedanke beim Einsatz der Puzzolane ist, dass die Reaktion zwischen Alkalien und der sehr feinen und hochreaktiven Kieselsäure schon im Frischbeton einsetzt. Dabei werden die Alkalien in unlösliche Verbindungen eingebunden. So kann dem Beton keine Schädigung widerfahren.

Die Abbildung 2-24 zeigt die deutlich verminderte Dehnung durch den Austausch von 10 bzw. 20 % Zement durch eine alumolisilikatische Braunkohlefilterasche[28].

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2-24: Einfluss von Flugasche auf die axiale Dehnung von M ö rtelprismen

Ein weiterer Effekt einiger Puzzolane ist die Abpufferung der OH-Konzentration auf unter 500 mmol OH-/l, die somit den wirksamen Alkaligehalt auf unter 0,6 % Na2O- Äquvivalent senkt.

In Island werden seit 1979 allen Zementen 7,5 % Silika zugemahlen. Diese Maßnahme hat sich hinsichtlich der Vermeidung von AKR-Schäden außerordentlich bewährt[25].

3 Zielstellung der eigenen Untersuchungen

Zielsetzung dieser Arbeit ist es, mit einem Versuchsprogramm Aspekte zur Entwicklung einer Schnellprüfmethode zu liefern. Eine solche Methode würde für den in der DafStb- Richtlinie Teil 3[4]üblichen neunmonatigen Nebelkammertest eine gute Ergänzung oder Alternative darstellen.

Mittels eines dreiteiligen Versuchsprogramms werden Mischungszusammensetzungen zum beschleunigten Nachweis der Alkali-Kieselsäure-Reaktion an Mörtelprismen und Betonwürfeln, angereichert mit Kies und Splitten verschiedenen Reaktionspotenzials sowie drei Zementen unterschiedlichen Na2O-Aquvivalents, untersucht. Die Untersuchungsergebnisse werden fortlaufend dokumentiert und anschließend bezüglich des Einflusses der unterschiedlichen Zuschlagsstoffe, Zemente, Zementmengen, Wasserzementwerte und Umweltbedingungen untereinander verglichen und bewertet. Abschließend sollen Aussagen darüber getroffen werden, inwieweit die untersuchten Methoden sich zum Nachweis der Alkali-Kieselsäure-Reaktion eignen.

4 Versuchsprogramm

Das Versuchsprogramm untergliedert sich in drei verschiedene Abschnitte: Versuchsserie I - Mörtelprismen:

In der Versuchsserie I wurden mit gemahlenen Zuschlägen und Normsand, unter Verwendung von Zement und Wasser, Mörtelprismen mit den Abmessungen 40 x 40 x 160 mm³ hergestellt. Mit drei im Na2O-Äquvivalent unterschiedlichen Zementen und vier Zuschlagsstoffen unterschiedlichen Reaktionspotenzials wurden zwölf Varianten der Mischungszusammensetzung entwickelt. An den Stirnseiten sind die Prismen mit Messzapfen versehen worden, die sich für die regelmäßige Dehnungsmessung als erforderlich zeigten.

Versuchsserie II - Betonwürfel mit Messmarken:

In der zweiten Versuchsserie wurden mit vier verschiedenen Zuschlagsgemischen, drei sich im Alkaligehalt unterscheidenden Zementen und Wasser zwölf Varianten von Betonrezepturen entwickelt. Daraus erfolgte die Fertigung von Betonwürfeln mit einer Kantenlänge von 150 mm. An vier Außenflächen wurden Messmarken angebracht, um regelmäßige Dehnungsmessungen durchzuführen.

Versuchsserie III - Betonwürfel mit wasserundurchlässigen Beschichtung: Der dritte Abschnitt beinhaltet die Herstellung von Betonwürfeln (a = 150 mm) mit den gleichen Betonrezepturen aus Abschnitt 2. Nach der Herstellung der Probekörper schloss sich dem Ausschalen ein Auftragen mit einer wasserundurchlässigen Schicht an. Diese Schicht hat den Zweck, die Alkalireaktion nur mit dem im Beton gebundenen Wasser nachzuweisen. Eine regelmäßige Volumenmessung soll den Nachweis für eine ablaufende AKR bringen.

5 Versuchsdurchführung

5.1 Kenngrößen der Ausgangsstoffe

5.1.1 Zemente

Zur Herstellung der Mörtelprismen und der Betonwürfel wurden drei Zemente eingesetzt. Zum Einsatz kamen ein CEM I 42,5 N-NA (im Folgenden mit Z1 bezeichnet), ein CEM I 32,5 R (Z2) und ein CEM 42,5 R (Z3).

5.1.1.1 Bestimmung des Alkaligehalts der Zemente

Die Materialien hatten den in der Tabelle 5-1 angegebenen Alkaligehalt. Ein deutlicher Unterschied ist beim Na2O-Äquivalent zu erkennen.

Tab. 5-1: Alkaligehalt der verwendeten Zemente in M.-%

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

5.1.1.2 Bestimmung der Festigkeit der Zemente

Für die Zemente wurden nach DIN EN 196 und 196-1 die Druckfestigkeit und die Biegezugfestigkeit geprüft. Die Zemente hatten die in der Tabelle 5-2 angegebenen Festigkeiten.

Tab. 5-2: Festigkeiten der verwendeten Zemente

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

5.1.2 Zuschlagsstoffe

Für die Herstellung der Mörtelprismen und Betonwürfel wurden sechs verschiedene Zuschlagsstoffe eingesetzt. Im Einzelnen hier kurz aufgeführt:

- Sand Rethwisch,
- Sand Neukloster,
- Augit-Porphyrit,
- Kies Neukloster,
- Granit und
- Normsand.

Die verwendeten Zuschlagsstoffe wurden auf ihre Reindichte untersucht. Die Ergebnisse sind in der Anlage 1 enthalten.

5.1.2.1 Sand Rethwisch (SRet)

Die Lagerstätte des Zuschlagsstoffes ist in Rethwisch / Mecklenburg-Vorpommern und somit im Anwendungsbereich der Alkalirichtlinie Teil 2.

5.1.2.2 Sand Neukloster (SNeu)

Der Zuschlagsstoff hat seine Lagerstätte in Neukloster / Mecklenburg-Vorpommern und somit im Anwendungsbereich der Alkalirichtlinie Teil 2.

5.1.2.3 Augit-Porphyrit (AuPo)

Das Gestein besitzt eine kristalline Struktur und ist von rotbrauner bis braunvioletter Farbe. Die Textur des Gefüges ist porphyrisch (vgl. Abb. 5-1).

Mineralogisch wird das Gestein aus der Grundmasse zuzüglich der Minerale Plagioklas, Augit, Quarz und opale Minerale zusammengesetzt. Die Grundmasse besteht aus einem Feldspat - Chlorit - Sericit - Gewebe.

Die Zuschlagslagerungsstätte dieses Augit-Porphyrits befindet sich in Bodendorf / Sachsen-Anhalt und gehört somit noch zum Anwendungsbereich der Alkalirichtlinie Teil 2.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5-1: Augit-Porphyrit, 20-fache Vergr öß erung

5.1.2.4 Kies (Ki)

Die als Kies bezeichnete Zuschlagsart ist durch eiszeitliche Einflüsse vom Muttergestein abgelöst, transportiert und schließlich abgelagert worden. Auf dem zum Teil weiten Transport wurden alle auf dem Weg vorkommenden Gesteine durch den Gletscher erodiert und transportiert. Das Material kann theoretisch alle Arten von Gesteinen enthalten, welche der betreffende Gletscher durchquert hat.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 5-2: Kies, Flint, 20-fache Vergr öß erung

[...]

Ende der Leseprobe aus 207 Seiten

Details

Titel
Aspekte zur Entwicklung einer Schnellprüfmethode zum Nachweis der Alkali-Kieselsäure-Reaktion an Betonen
Hochschule
Universität Rostock  (Bauingenieurwesen)
Note
1,7
Autor
Jahr
2004
Seiten
207
Katalognummer
V21676
ISBN (eBook)
9783638252379
Dateigröße
3996 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Aspekte, Entwicklung, Schnellprüfmethode, Nachweis, Alkali-Kieselsäure-Reaktion, Betonen
Arbeit zitieren
Axel Mühlenbruch (Autor), 2004, Aspekte zur Entwicklung einer Schnellprüfmethode zum Nachweis der Alkali-Kieselsäure-Reaktion an Betonen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/21676

Kommentare

  • Noch keine Kommentare.
Im eBook lesen
Titel: Aspekte zur Entwicklung einer Schnellprüfmethode zum Nachweis der Alkali-Kieselsäure-Reaktion an Betonen



Ihre Arbeit hochladen

Ihre Hausarbeit / Abschlussarbeit:

- Publikation als eBook und Buch
- Hohes Honorar auf die Verkäufe
- Für Sie komplett kostenlos – mit ISBN
- Es dauert nur 5 Minuten
- Jede Arbeit findet Leser

Kostenlos Autor werden