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https://nap.nationalacademies.org/catalog/27432/critical-issues-in-transportation-for-2024-and-beyond

Untersuchungen zur Alkali-Kieselsaeure-Reaktion in vorgeschaedigten Fahrbahndeckenbetonen

Investigations into alkali-silica reaction in pre-damaged pavement concretes

Auch bei Fahrbahndecken aus Beton koennen Alkali-Kieselsaeure-Reaktionen (AKR) auftreten, wenn der Zuschlag nicht hinreichend auf alkalireaktive Gesteine geprueft wurde. Unabhaengig davon ist bisher nicht ausreichend geklaert, wie sich die Vorschaedigungen durch den Schwerlastverkehr und die Verwendung von Tausalzen bei Fahrbahndeckenbetonen auf den Ablauf und den Umfang der AKR auswirken. Vorgestellt werden Untersuchungen, die im Rahmen der DFG-Forschergruppe 1498 erarbeitet wurden. Sie erstreckten sich zunaechst auf zwei Betonzusammensetzungen (A und C) fuer Fahrbahndecken nach den TL Beton-StB 07. Im Beton „A“ kamen ausschliesslich Granodiorit-Splitte in den Korngruppen 2/8, 8/16 und 16/22 aus der Lausitz zum Einsatz. Beim Beton C tauschte man die Korngruppe 2/8 gegen einen Kies-Splitt vom Oberrhein aus. Bei beiden Korngemischen sind nachweislich schon Schaeden durch AKR aufgetreten. Die Pruef- und Untersuchungsverfahren werden ausfuehrlich beschrieben. Aus den Ergebnissen der ersten Projektphase laesst sich schliessen, dass eine mechanische Vorschaedigung des Betongefueges den Ablauf einer AKR beguenstigt. Infolge des beschleunigten Eindringens der im Wasser geloesten Salze kommt es durch die vermehrt auftretenden Risse zu einem frueheren Beginn der AKR verglichen mit einem nicht vorgeschaedigtem Beton. Die Reaktionsgeschwindigkeit bleibt aber offenbar zunaechst gleich. Erst im spaeteren Verlauf deutet sich eine Verstaerkung der AKR, bedingt durch die groessere Menge an eingedrungenen Tausalzen, an. Besonders betroffen von diesen erhoehten Schaeden durch AKR sind in Fahrbahndecken die Bereiche der Querfugen und insbesondere die Fugenkreuze. Schaeden in vorgeschaedigten Fahrbahndecken lassen sich nur vermeiden, wenn das AKR-Potenzial der Betonzusammensetzung ausreichend gering ist. Zur Ueberpruefung der Korngemische auf das AKR-Potenzial muessen praxiskonforme AKR-Pruefverfahren zum Einsatz kommen. Die verschiedenen angewendeten Pruefverfahren fuehrten nicht zu uebereinstimmenden Aussagen und sind daher nicht fuer alle Anwendungsfaelle geeignet. Mit der Nebelkammerlagerung kann bei 40 Grad Celsius die AKR bei langsam und spaet reagierenden Gesteinskoernungen unterschaetzt werden. Grundsaetzlich zutreffend waren die Ergebnisse bei 60 Grad Celsius Wasserlagerung. Jedoch liessen sich die Unterschiede im AKR-Potenzial, insbesondere im Hinblick auf die petrografischen und mineralogischen Charakterisierungen, noch nicht abschliessend klaeren. Mit der FIB-Klimawechsellagerung konnte das AKR-Potenzial unter aeusserer Alkalizufuhr korrekt beurteilt werden. Dieses Pruefverfahren sollte man daher fuer weitere Untersuchungen zum Einfluss der Vorschaedigung anwenden. Inhalt der naechsten Phase des Forschungsvorhabens soll die Klaerung der Rissbildungs- und Transportprozesse waehrend zyklischer Biegezugversuche sein. ABSTRACT IN ENGLISH: In concrete elements, simultaneously subjected to cyclic loading and external alkalis, the risk for damages caused by or under participation of an alkali-silica reaction (ASR) is particularly high. This applies especially to concrete pavements due to increasing heavy load traffic and the wintry application of NaCl deicer. Notably the role of a mechanical pre-damage of concrete caused by traffic load on the course of the ASR is largely unclear. A part of the investigations that have been conducted since 2012 into this issue within the scope of the DFG (German Research Foundation) funded research group 1498 shall be introduced. It was evident that an ASR in defined mechanically pre-damaged concrete prisms with alkali-reactive aggregates and under an external supply of alkalis started earlier than in equal prisms without a pre-damage. The reason for this is the faster and deeper ingress of water and particularly of dissolved NaCl into the concrete, by what Na ions as reaction partner for an ASR are available earlier and, in the long-term, in greater amounts, too. (A)

  • Availability:
  • Authors:
    • Giebson, C
    • Voland, K
    • Ludwig, H-M
    • Meng, B
  • Publication Date: 2015-1

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 13-21
  • Serial:

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01565417
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jun 1 2015 1:35PM