Einfluss von Tausalz und aluminiumhaltigen Zusatzstoffen auf die Mechanismen der Alkali-Kieselsäure Reaktion in Beton

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Detlef Heinz
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 196752921

Ziel des zweiten Förderabschnittes ist die Charakterisierung des Schadensablaufs einer AKR bei natürlichen Gesteinskörnungen unter praxisnahen Temperaturbedingungen in Gegenwart von NaCl und unter Berücksichtigung des Beitrags aluminiumhaltiger Zusatzstoffe im Bindemittel zur Zusammensetzung und Quellfähigkeit von AK-Gelen. Ein wesentlicher Fokus liegt dabei auf dem Vergleich der Schädigungsmechanismen und -abläufe in Betonen mit sehr alkalireaktiver, synthetischer Gesteinskörnung und Betonen mit reaktionsträgen natürlichen Gesteinskörnungen (Diabas, Granit). Insbesondere soll dabei, als neuer Ansatzpunkt, der Einfluss silicatischer Spezies in der Betonporenlösung auf die Bildung von AK-Gel betrachtet werden. Welchen Effekt übt dabei die Beschaffenheit (v.a. mineralogische Zusammensetzung und Gefügeausbildung) der reagierenden Gesteinskörnung aus? Weiterhin wird diesbezüglich die Wirkung von Temperaturvariationen und die Zusammensetzung der eingetragenen Salze (NaCl oder KCl) auf die Bildung bzw. Stabilitäten der silicatischen Spezies untersucht. Anhand dieser Ergebnisse kann ein Zusammenhang zwischen Zusammensetzung und Quellfähigkeit der Gele sowie einer damit verbundenen Schädigung des Betons hergestellt werden. Zur Vollendung des Untersuchungsprogramms des ersten Förderabschnittes soll daher die Lagerung der bereits bestehenden Feinbetonprismen fortgesetzt werden. Eine weitere Förderperiode würde es ermöglichen, weitere offen gebliebene und neu entstandene Fragen zu beantworten:1. Wie verändert sich die Betonporenlösung bei längeren Lagerungszeiten während einer ablaufenden AKR bei natürlichen Gesteinskörnungen in Gegenwart von NaCl und welche Effekte treten auf? 2. Kann NaCl dazu führen, dass auch bisher als nicht reaktiv geltende Gesteinsarten, wie Granit und Diabas, eine schädigende AKR im Beton auslösen? 3. Wie setzen sich die durch NaCl-Eintrag gebildeten AK-Gele zusammen und welchen Einfluss hat hierbei das verwendete Bindemittel (Zement und Zusatzstoffe) und die Beschaffenheit der reagierenden Gesteinskörnung?4. Welche silicatischen Spezies bilden sich in der Betonporenlösung im Beisein von NaCl und inwiefern korreliert deren Gehalt mit dem Ausmaß einer AKR? Bilden sich dieselben Spezies auch bei KCl?5. Forcieren winterliche Temperaturen bei gleichzeitiger Tausalzbeanspruchung durch z.B. Veränderungen in der Porenlösung eine schädigende AKR, trotz einer temperaturbedingten Verlangsamung der chemischen Reaktionen?

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr.-Ing. Anne Heisig