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Detailergebnis zu DOK-Nr. 80300

Leistungsbasiertes Konzept für einen ausreichenden AKR-Widerstand von Beton

Autoren	I. Borchers
Sachgebiete	9.3 Zement, Beton, Trass, Kalk

Clausthal: Technisch Universität Clausthal 2023, Dissertation, X, 130 S., 55 B, 25 T, zahlr. Q, Anhang. − Online-Ressource: verfügbar unter: www.vdz-online.de/wissensportal

Betontragwerke sind unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen vor einer Schädigung durch eine Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) zu schützen, damit sie die geplante Nutzungsdauer erreichen. Vorbeugende Maßnahmen reduzieren das Risiko einer schädigenden AKR, indem sie einen ausreichenden AKR-Widerstand des Betons sicherstellen. In der Arbeit wurden Konzepte zum Entwurf von Beton weiterentwickelt, welche die AKR-relevante Leistungsfähigkeit von Zementen und Gesteinskörnungen differenzierter als bisher berücksichtigen. Im ersten Teil wurde ein Verfahren zur praxisgerechten Prüfung und Bewertung des wirksamen Alkaligehalts von Zementen mit mehreren Hauptbestandteilen erarbeitet. Dieses wird den stofflichen Eigenschaften der Zemente noch besser gerecht als die bisherigen Anforderungen der DIN 1164-10. Das Verfahren ist auch auf die neuen klinkereffizienten Zemente CEM II/C-M und CEM VI nach DIN EN 197-5 anwendbar und wurde für Zemente mit einem niedrigen wirksamen Alkaligehalt in die überarbeitete DIN 1164-10 übernommen. Es basiert auf dem Lösungsverfahren, mit dem die Hydroxidionenkonzentration an einer Zementsteinprobe bestimmt und bewertet wird. Für die werkseigene Produktionskontrolle wurde das "wirksame Na2O-Äquivalent" des Zements definiert, das aus den Na2O-Äquivalenten des Zements, des Hüttensands und des Kalksteins sowie dem Gehalt an Hüttensand und Kalkstein berechnet wird. Es wurden Kriterien für Zemente mit niedrigem, mäßigem und erhöhtem wirksamen Alkaligehalt abgeleitet. Betonversuche mit alkalireaktiven Gesteinskörnungen bestätigten die Wirksamkeit dieser Bewertungskriterien. Im zweiten Teil wurden AKR-vorbeugende Maßnahmen anhand der Schädigungsgrade von Betonwürfeln unterschiedlicher Zusammensetzungen abgeleitet, die zwischen zehn und 27 Jahren im VDZ-Außenlager in Düsseldorf lagerten. AKR-relevante Eigenschaften von 52 Betonen wurden mittels multipler linearer Regressionsanalyse ausgewertet. Mit der so abgeleiteten Gleichung kann die zu erwartende Schädigung (Schadensstufe) eines Betons abgeschätzt werden. Eingangsparameter sind der Zementgehalt des Betons, das wirksame Na2O-Äquivalent des Zements und die Dehnung der groben Gesteinskörnung im 40 °C-Betonversuch nach Alkali-Richtlinie. Anhand von Leistungsklassen und Leistungsstufen wurden drei Konzepte für vorbeugende Maßnahmen vorgeschlagen. Die Reaktivität der Gesteinskörnung wird durch vier Klassen berücksichtigt. Auf der Grundlage der Freilagerungsversuche können die vorgeschlagenen vorbeugenden Maßnahmen helfen, eine schädigende AKR noch wirksamer zu vermeiden.