Einfluss von Zement und Zusatzstoffen auf das Alkaliangebot für eine Alkali-Kieselsäure-Reaktion
Influence of cement and additions on the quantity of alkalis available for an alkali-silica reaction
Schäfer, Elke / Meng, Birgit
Das Risiko einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion bei Verwendung alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen kann durch die Verwendung von geeigneten Zementen unterbunden bzw. gering gehalten werden. Deren Wirkung basiert grundsätzlich auf einer Senkung des Angebots an Alkalien und hängt maßgeblich von der Art der Zementhauptbestandteile ab. Bei einer Analyse der stoffabhängigen Hintergründe sind nicht nur die Gesamtalkaligehalte der Hauptbestandteile, sondern insbesondere deren verfügbarer Alkaligehalt in Betracht zu ziehen. Der Gesamtalkaligehalt stellt nur einen Teilaspekt der Verfügbarkeit dar, entscheidend sind die Kinetik und die Mechanismen der Freisetzung und der Bindung dieser Alkalien in Reaktionsprodukten. Die in dieser Arbeit beschriebenen Ergebnisse liefern einen Beitrag zur systematischen – Analyse dieser Zusammenhänge. Es wurden die Porenlösungen von Zementen verschiedener Zementhauptbestandteile bzw. Zusatzstoffe in Abhängigkeit vom Hydratationsalter untersucht. Die bilanzierende Auswertung zeigte, dass Hüttensande nur unwesentlich Alkalien zur Porenlösung beisteuern und damit den verfügbaren Alkaligehalt dauerhaft nahezu proportional zum Anteil des ausgetauschten Klinkers senken. Steinkohlenflugasche verhält sich bis zu einem Hydratationsalter von 28 Tagen ähnlich, bindet jedoch darüber hinaus bei weiter fortschreitender Hydratation Alkalien in die Reaktionsprodukte ein. Eine noch stärkere Einbindung ist bei Verwendung von Silicastaub schon sehr früh vorhanden. Hier zeichnet sich jedoch ab, dass diese Bindung nicht dauerhaft stabil ist. Mit zunehmender Hydratationsdauer wird ein Teil der zunächst gebundenen Alkalien wieder freigesetzt. – The risk of a damaging alkali-silica reaction when using alkalisensitive aggregates can be suppressed, or kept to a low level, by using suitable cements. Their action is based principally on lowering the quantity of available alkalis, and depends to a critical extent on the nature of the main cement constituents. In an analysis of the material background it is necessary to consider not only the total alkali contents of the main constituents but also the levels of – available alkalis. The total alkali content represents only one aspect of the availability; the kinetics and the mechanisms of release and fixation of these alkalis in reaction products are crucial. The results described in this work provide a contribution to the systematic analysis of these relationships. The pore solutions of cements with differing main cement constituents and additions were examined as a function of the age of hydration. Evaluation of the material – balances showed that blastfurnace slags make only an insignificant contribution of alkalis to the pore solutions, so there is a permanent drop in the available alkali content which is virtually proportional to the amount of clinker replaced. Coal fly ash exhibits a similar behaviour up to a hydration age of 28 days, but beyond that it fixes alkalis in the reaction products as the hydration progresses further. Even greater fixation occurs at a very early stage with the use of silica fume. It is apparent here, however, that this fixation is not permanently stable. Some of the initially combined alkalis are released again with increasing hydration time. –
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beton 10/2001 ab Seite 577
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