Entwicklung einer zeitraffenden Nachweismethode für die schädigende Alkalireaktion im Beton
Kurzfassung Abgeschlossene Promotion
Bosold, Diethelm
Bei der Beurteilung von geschädigten Bauteilen ist die Ermittlung der Schadensursache unbedingt notwendig, um geeignete Sanierungsschritte einzuleiten. Falls die Schadensursache nicht offensichtlich ist - was nur selten der Fall ist - müssen entsprechende Untersuchungen stattfinden. Bei der schädigenden Alkalireaktion sieht die übliche Untersuchungsmethode eine mehrmonatige Lagerung von Bohrkernen in einer Nebelkammer bei 40 °C und 100 % relativer Feuchte mit begleitender Dehnungsmessung vor. Da dies für eine zügige Sanierungsplanung zu langwierig ist, sollte eine zeitraffende Nachweismethode entwickelt werden. – Bei dem neuentwickelten Verfahren werden die Betonproben in Anlehnung an DIN 52170 in Salzsäure aufgelöst. Dabei löst sich die Zementsteinmatrix auf. An dem so herausgelösten Zuschlag werden dann durch Behandlung mit heißer Natronlauge in Anlehnung an die Alkali-Richtlinie fraktionsweise die Anteile an alkaliempfindlichen Bestandteilen ermittelt. – Da die Auflösung in Salzsäure den herausgelösten Zuschlag offensichtlich beeinflusst, wurden umfangreiche Untersuchungen zu möglichen Einflussfaktoren durchgeführt und diese quantitativ bestimmt. Dabei wurden zwei Gruppen von Einflussfaktoren festgestellt. Einerseits eine komplette oder teilweise Auflösung einzelner Zuschläge und damit eine Veränderung der Sieblinie. Andererseits eine Aktivierung - hinsichtlich Alkalireaktivität - von normalerweise nicht-reaktiven Zuschlägen. – Um diese Einflussfaktoren zu berücksichtigen, wurde eine Korrekturformel entwickelt und mit den durchgeführten Versuchen im Laufe der Untersuchungen optimiert. – Es zeigte sich, dass die Veränderungen durch die Einflussfaktoren bei den größeren Fraktionen (4/8, 8/16 und 16/32) mit Hilfe der Korrekturformel gut zu berücksichtigen sind und reproduzierbare Ergebnisse liefern. Bei den beiden kleineren Fraktionen (1/2 und 2/4) lässt sich ein bestimmter Einflussfaktor nur unzureichend ermitteln und führt zu unbefriedigenden Ergebnissen. – Das neue Salzsäure-Auslöseverfahren bietet die Möglichkeit, innerhalb von nur ca. drei Wochen bei einer unbekannten Betonprobe die Gefähr-dung hinsichtlich Alkalireaktion in den Fraktionen 3 4 mm sicher und in den Fraktionen 1 mm bis 4 mm teilweise zu beurteilen. Dabei ist das Verfahren auf die besondere Zuschlagsituation in Norddeutschland mit seiner bunten Mischung an verschiedenen Gesteinen und der Beurteilung gemäß Alkali-Richtlinie Teil 2 zugeschnitten. Für andere Gesteine in anderen Regionen (z.B. Grauwacke) ist das Verfahren nicht ohne weiteres anzuwenden. Die Art und Vielzahl der Untersuchungen erfordern ein gut ausgestattetes Labor und praktische Erfahrungen der ausfüh-renden Personen. – Bei den begleitenden Untersuchungen ergaben sich zusätzliche Informationen über die eingesetzten reaktiven Zuschläge, so dass nun eine bessere Charakterisierung der die Alkalireaktion in Norddeutschland hauptsächlich auslösenden Opalsandsteine möglich ist. Nach Untersuchung mehrerer hundert Opalsandsteine aus verschiedenen Kiesgruben konnte festgestellt werden, dass Opalsandsteine offensichtlich nur bis zu einer Rohdichte von 2,1 g/cm3 vorkommen. Grüne Sandsteine mit größeren Rohdichten enthalten keine amorphe Kieselsäure und sind nicht reaktiv. Weiterhin ist das Schädigungspotential der Opalsandsteine allein von ihrer Porosität abhängig. Opalsandsteine mit niedriger Porosität können das entstehende Reaktionsprodukt nicht aufnehmen und es kommt zu einer deutlichen Dehnungsreaktion. Die Menge an reaktiver Kieselsäure ist von untergeordneter Bedeutung, da sie bei allen untersuchten Rohdichteklassen in einer Größenordnung lag. – Kontakt: Dr.-Ing. Diethelm Bosold / Tel.: 06 11/1 82 11 70 – E-Mail: bb_wiesbaden@bauberatung-zement.de – Die Dissertation wurde unter der ISBN 3-8265-6339-5 im Shaker-Verlag veröffentlicht und ist für 89 DM im Handel erhältlich. –
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beton 4/2001 ab Seite 206
Herausgeber des Artikels:
beton
Verlag Bau+Technik GmbH
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