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Die schädigende Alkalireaktion von gebrochener Oberrhein-Gesteinskörnung im Beton
(2004) Öttl, Christian; Reinhardt, Hans-Wolf (Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c.)
Zwischen der löslichen Kieselsäure alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen und der alkalihaltigen Porenlösung des Betons kann es unter ungünstigen Bedingungen zu einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) kommen. In den Jahren 1997/98 sind auch Alkalischäden an Betonfahrbahndecken in einigen Gebieten des Oberrheingrabens aufgetreten. Unter "Oberrhein" wird die Region zwischen Basel und Karlsruhe verstanden. Etliche der mit Kies-Edelsplitt hergestellten Betonfahrbahnplatten mussten weit vor Ablauf ihrer vorgesehenen Nutzungsdauer erneuert werden. Bei der Verwendung von alkaliempfindlichen Gesteinskörnungen haben sich Zemente mit einem niedrigen wirksamen Alkaligehalt, sogenannte NA-Zemente, zur sicheren Vermeidung von Schäden infolge von AKR seit langem bewährt. Allerdings ist der Einsatz von NA-Zement nicht für alle Anwendungen im Betonbau, wie beispielsweise den Betonstraßenbau, optimal geeignet. Zudem sind NA-Zemente aufgrund geologischer Rohstoffvorkommen regional nicht uneingeschränkt verfügbar und vergleichsweise teuer. Ein Ziel dieser Arbeit war es daher festzustellen, ob gebrochenes Oberrheinmaterial nachweislich keine NA-Zemente zur Vermeidung von Schäden benötigt, und wenn ja, bis zu welchen maximalen Alkaligehalten sich Bauschäden dauerhaft vermeiden lassen. Berücksichtigt man zudem die Einwirkungen auf Betonstraßen, wie beispielsweise die äußere dynamische Belastung durch Verkehr oder die Alkalizufuhr von außen durch Tausalzeintrag, wird deutlich, dass zur sicheren Vermeidung von Betonschäden umfangreiche praxisorientierte Prüfungen notwendig sind, die in dieser Arbeit durchgeführt wurden. In die hier dargestellten Untersuchungen wurden verschiedene Zemente, u.a. ein im Einzugsgebiet des Oberrheins hergestellter Portlandschieferzement einbezogen. Vergleichend wurden neben den gebrochenen Gesteinskörnungen des Oberrheins auch alkaliempfindlicher norddeutscher Kiessand mit Opalsandstein und Flint und präkambrische Grauwacke verwendet. Ein weiterer Aspekt dieser Arbeit ist die Einbeziehung eines Schnelltests, der zur Ermittlung der Alkaliresistenz von Glasfasern entwickelt wurde. Ziel war dabei, die Verwendbarkeit dieses Tests als Bindemittelprüfung für Beton mit alkaliempfindlicher Gesteinskörnung aufzuzeigen. Hierbei galt es nachzuweisen, ob mit diesem Schnelltest eine Aussage über den potentiellen Angriff der Alkalien aus Bindemitteln getroffen werden kann und wie diese Testergebnisse im Hinblick auf eine mögliche Alkalireaktion im Beton gewertet werden können.