Alkali-Kieselsäure-Reaktion

Betonfahrbahndecke mit deutlicher Netzrissbildung
Schadensfreie Autobahn
Klimasimulationskammer (Doppelprüfzelle, Spezialentwicklung Feutron) http://www.feutron.de/baustoff.htm#Anker3


Die zuerst in den 1940er Jahren in den USA festgestellte Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) ist auch heute noch eines der weltweit größten Probleme für die Dauerhaftigkeit von Betonbauwerken. Bei der AKR handelt es sich grundsätzlich um eine chemische Reaktion, die in Betonen zwischen der hochalkalischen Porenlösung, bestimmten Formen der in Gesteinskörnungen enthaltenem SiO2-Modifikationen (oft als Kieselsäure bezeichnet) und Wasser abläuft. Dabei bilden sich Alkali-Kieselsäure-Gele, die unter Wasseraufnahme quellen, dadurch Dehnungen hervorrufen und schließlich zu Rissen im Beton führen können. In Abhängigkeit von vielen weiteren Randbedingungen kann eine AKR bereits nach wenigen Monaten oder aber erst nach vielen Jahren betonschädigend wirken. In jedem Fall lässt sich aber eine einmal ablaufende AKR in Außenbauteilen nicht mehr stoppen und führt früher oder später zu aufwendigen und kostenintensiven Instandsetzungs- bzw. Neubaumaßnahmen. Um AKR-Schäden zu vermeiden, sind daher bereits im Vorfeld zu jeder Baumaßnahme gründliche Untersuchungen notwendig.

Die AKR ist seit dem Bestehen des Finger-Instituts ein zentraler und aktiver Untersuchungsschwerpunkt, sowohl im Rahmen von baupraktischen Fragestellungen als auch auf dem Gebiet der Grundlagenforschung.

 

Auf dem Gebiet der AKR wurden in den letzten Jahren die folgenden Schwerpunkte bearbeitet:

  • AKR-Diagnose an Betonbauwerken/-bauteilen und Fahrbahndecken aus Beton (i.W. Wasser- und Brückenbauwerke, Betonschwellen, Abschnitte von Bundesautobahnen, Flugbetriebsflächen)
  • Charakterisierung der Alkalireaktivität von Gesteinskörnungen (Schnelltests, mineralogische und petrographische Untersuchungen)
  • Gutachtertätigkeit nach ARS 04/2013 (vom BMVBS bzw. der BASt anerkannter AKR-Gutachter)
  • Gutachtertätigkeit für den Spezialfall der Flugbetriebsflächen
  • Entwicklung, Verifizierung und Anwendung eines AKR-Performance-Prüfverfahrens mittels FIB-Klimawechsellagerung zur Beurteilung des AKR-Schädigungspotentials von Betonzusammensetzungen
  • Grundlagenuntersuchungen zum Quellverhalten von AKR-Gelen
  • Grundlagenuntersuchungen zum Einfluss einer äußeren Alkalizufuhr auf die AKR
  • Grundlagenuntersuchungen zur Wirkungsweise von Hüttensand bei der AKR-Vermeidung
  • Grundlagenuntersuchungen zur gezielten Vermeidung einer betonschädigenden AKR

Unsere Arbeitsgruppe repräsentiert das F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde als Mitglied bzw. durch Mitarbeit

  • in den Arbeitskreisen des DAfStb-Unterausschusses „Alkalireaktion im Beton“ (Alkali-Richtlinie)
  • im Arbeitskreises 8.2.3 „AKR" der FGSV
  • im RILEM TC 219-ACS