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.
Inhaltsverzeichnis
- Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Stand des Wissens
- Historischer Abriss
- Mechanismus der Alkali-Kieselsäure-Reaktion
- Übersicht über die Alkali-Zuschlag-Reaktion
- Chemische Reaktion der Alkali-Kieselsäure-Reaktion
- Dehnungsreaktionen
- Schadensmerkmale der Alkali-Kieselsäure-Reaktion
- Äußere Schäden
- Innere Schäden
- Einflussgrößen auf die Alkali-Kieselsäure-Reaktion
- Alkaliempfindlichkeit von Zuschlagsstoffen
- Alkaliempfindliche Zuschläge
- Betonbestandteile
- Wasserzementwert
- Umwelteinflüsse
- Prüfverfahren
- Nationale Prüfverfahren
- Internationale Prüfverfahren
- AKR - Schadensanalyse
- Vermeidung von Schäden infolge Alkali-Kieselsäure-Reaktion
- Zielstellung der eigenen Untersuchungen
- Versuchsprogramm
- Versuchsdurchführung
- Kenngrößen der Ausgangsstoffe
- Zemente
- Zuschlagsstoffe
- Versuchsserie I – Mörtelprismen
- Allgemeines
- Betonrezepturen
- Versuchsserie II - Betonwürfel mit Messmarken
- Allgemeines
- Betonrezepturen
- Versuchsserie III – Betonwürfel mit wasserundurchlässiger Beschichtung
- Allgemeines
- Betonrezepturen
- Kenngrößen der Ausgangsstoffe
- Versuchsergebnisse
- Versuchsserie I – Mörtelprismen
- Ergebnisse der Dehnungsmessungen der Mörtelprismen aus Nebelkammerlagerung
- Ergebnisse der Dehnungsmessungen der Mörtelprismen aus Laborlagerung
- Visuelle Beurteilung der Mörtelprismen aus der Nebelkammerlagerung
- Visuelle Beurteilung der Mörtelprismen aus der Laborlagerung
- Ergebnisse aus dem Fluoreszenz-Test
- Versuchsserie II – Betonwürfel mit Messmarken
- Ergebnisse der Dehnungsmessungen der Betonwürfel mit Messmarken aus Nebelkammerlagerung
- Ergebnisse der Dehnungsmessungen der Betonwürfel mit Messmarken aus Laborlagerung
- Visuelle Beurteilung der Betonwürfel mit Messmarken aus der Nebelkammerlagerung
- Visuelle Beurteilung der Betonwürfel mit Messmarken aus der Laborlagerung
- Ergebnisse aus dem Fluoreszenz-Test
- Versuchsserie III - Betonwürfel mit wasserundurchlässiger Beschichtung
- Ergebnisse der Volumenmessungen der Betonwürfel mit wasserundurchlässiger Beschichtung
- Visuelle Beurteilung der Betonwürfel mit wasserundurchlässiger Beschichtung
- Ergebnisse aus dem Fluoreszenz-Test
- Versuchsserie I – Mörtelprismen
- Auswertung der Versuchsergebnisse
- Versuchsserie I - Mörtelprismen
- Einfluss der Zuschlagsstoffe
- Einfluss des Zements
- Einfluss des Wasserzementwertes
- Einfluss der Umweltbedingungen
- Versuchsserie II - Betonwürfel mit Messmarken
- Einfluss der Zuschlagsstoffe
- Einfluss der Zementart
- Einfluss der Umweltbedingungen
- Versuchsserie III – Betonwürfel mit wasserundurchlässiger Beschichtung
- Einfluss der Zuschlagsstoffe
- Einfluss der Zementart
- Versuchsserie I - Mörtelprismen
- Schlussfolgerung
- Ausblick
- Zusammenfassung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Diplomarbeit untersucht die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) an Betonen und zielt darauf ab, eine Schnellprüfmethode für deren Nachweis zu entwickeln. Ziel ist es, die Entstehung von AKR-Schäden in Bauwerken zu verhindern und die Lebensdauer von Betonkonstruktionen zu erhöhen.
- Mechanismus der Alkali-Kieselsäure-Reaktion
- Schadensmerkmale der AKR
- Einflussgrößen auf die AKR
- Prüfverfahren zur AKR-Detektion
- Entwicklung einer Schnellprüfmethode
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die den Hintergrund der AKR und die Bedeutung ihrer Erforschung darlegt. Das zweite Kapitel bietet eine umfassende Literaturrecherche zum Stand des Wissens über die AKR, einschließlich ihrer Geschichte, des Reaktionsmechanismus, der Schadensmerkmale, der Einflussgrößen und der existierenden Prüfverfahren. Im dritten Kapitel wird die Zielstellung der eigenen Untersuchungen definiert. Die Kapitel 4 und 5 beschreiben das Versuchsprogramm und die Durchführung der Versuche mit verschiedenen Betonrezepturen unter unterschiedlichen Bedingungen. Die Ergebnisse der Versuche werden in Kapitel 6 vorgestellt, gefolgt von einer detaillierten Auswertung in Kapitel 7. Die Schlussfolgerung fasst die wichtigsten Ergebnisse zusammen und gibt einen Ausblick auf zukünftige Forschungsmöglichkeiten.
Schlüsselwörter
Die Arbeit konzentriert sich auf die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR), Beton, Zuschlagsstoffe, Prüfverfahren, Schnellprüfmethode, Schadensanalyse, Lebensdauer, Betonschutz, Umwelteinflüsse, Betontechnologie.
- Quote paper
- Axel Mühlenbruch (Author), 2004, Aspekte zur Entwicklung einer Schnellprüfmethode zum Nachweis der Alkali-Kieselsäure-Reaktion an Betonen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/21676
