Alkalilöslichkeit von feldspathaltigen Gesteinen im Zusammenhang mit der Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) im Beton

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Jochen Stark
• Subject Area: Construction Material Sciences, Chemistry, Building Physics
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 164784265

Weltweit treten immer wieder Schäden an Betonbauwerken auf, die auf eine Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) zurückzuführen sind und die oftmals enorme wirtschaftliche Konsequenzen nach sich ziehen. Schadensfälle häuften sich in den letzten Jahren besonders an Fahrbahndecken und Flugbetriebsflächen, ausgelöst und verstärkt durch äußere Alkalizufuhr (Taumitteleinsatz) und starke dynamische Belastungen (Verkehr). Immer wieder sind aber auch Brücken, Wasserbauwerke oder Kühltürme betroffen, für die eine betonschädigende AKR durch die Auswahl eines Bindemittels mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt, wie NA-, hüttensand- bzw. flugaschehaltigen Zementen, verhindert werden könnte. Es zeigte sich jedoch, dass selbst in solchen Fällen eine betonschädigende AKR nicht immer sicher zu vermeiden ist, was oft mit der Freisetzung zusätzlicher Alkalien aus bestimmten, feldspathaltigen Gesteinskörnungen im Beton erklärt werden könnte. Kernziel der Untersuchungen soll daher die Beantwortung der Frage sein, ob die Freisetzung von Alkalien aus Feldspäten für typische deutsche Gesteinskörnungen eine signifikante Rolle spielt und zum Ablauf einer betonschädigenden AKR beitragen kann.Am F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde werden seit einiger Zeit intensive Forschungen zur Klärung der Mechanismen beim Ablauf einer AKR sowie Untersuchungen zur Einschätzung von Gesteinskörnungen hinsichtlich ihrer Reaktivität betrieben. Die eigene Versuchstechnik (Mörtelschnelltest, Klimawechsellagerung als Performance-Prüfung, petrographische Untersuchungen) zeigt dabei Widersprüche auf, die mit derzeitigem Wissenstand nicht zu klären sind. Beispielsweise bestehen Gesteinskörnungen den Mörtelschnelltest nicht, zeigen hingegen im Performance-Test keine Auffälligkeiten. Anderes Probenmaterial wiederum erwies sich im Mörtelschnelltest als nicht alkaliempfindlich hinsichtlich einer AKR, versagte aber im Performance-Test und in der Praxis. Mit den derzeitig vorhandenen Parametern der Petrographie, die sich ausschließlich auf das Mineral Quarz beziehen, können die Ergebnisse nicht immer oder nur spekulativ erklärt werden.Zur Beseitigung der Widersprüche ist eine intensivere Forschungstätigkeit auf dem Gebiet der Alkalilöslichkeit feldspathaltiger Gesteine erforderlich.In einer Kombination aus praxisnahen Prüfverfahren, Methoden aktueller Regelwerke und der Entwicklung neuer Versuchsanordnungen sollen die Lücken im Verständnis der Mechanismen geschlossen werden.

• DFG Programme: Research Grants