Rissbildung an Fahrbahndecken aus Beton – Auswirkungen von Alkali- Kieselsäure-Reaktionen (AKR), Phase II

Laboruntersuchungen zur Auswirkung von Vorbeanspruchungen und externer Alkalizufuhr Rissbildung an Fahrbahndecken aus Beton – Auswirkungen von Alkali-Kieselsäure- Reaktionen (AKR) In jüngster Vergangenheit sind Risse an Fahrbahndecken aus Beton festgestellt worden, die häufig mit einer AKR in Verbindung gebracht werden. Die beobachteten Risse sind im Hauptfahrstreifen ausgeprägter als in den weniger belasteten zweiten Fahr- und Standstreifen.
Im Rahmen der Phase I dieses Forschungsprojektes wurden In-situ-Untersuchungen an gerissenen und ungerissenen Betonfahrbahndecken durchgeführt. Die folgenden, ebenso wichtigen Fragen konnten jedoch nicht näher quantifiziert werden:
• Wie wirken sich im Betongefüge durch Vorbe - anspruchungen eingeprägte Veränderungen (Mikrorisse), seien sie durch äußere Verkehrs lasten oder durch lastunabhängige Zwangsbeanspruchungen hervorgerufen, auf die Entwicklung einer AKR und die weitere Rissbildung aus?
• Inwieweit intensiviert eine externe Alkalizufuhr (Taumittel) eine AKR in Fahrbahndecken aus Beton?
In Phase II dieses Forschungsprojektes erfolgte daher eine versuchstechnische Verifizierung der Überlagerung von thermischen/hygrischen Spannungen bzw. Lastspannungen mit Spannungsgradienten aus einer AKR. Zusammenfassend zeigten die Versuche an der TU München, dass schnelle, sprunghafte Verformungen maßgeblich durch Temperaturunterschiede ausgelöst werden.
Nach zwanzig Wechsellagerungszyklen konnten an den verwendeten Betonprobekörpern jedoch noch keine Schäden infolge einer AKR festgestellt werden. Die Untersuchungen an der Ruhr-Universität Bochum zeigten, dass infolge der zyklischen Vorschädigung durch z. B. 5 Mio. Lastwechsel der rel. dyn. E-Modul um rd. 10 % absank. Dieser Abfall konnte auch in situ gemessen werden und geht mit einer Degradation im Mikrogefüge des Betons einher. Ferner zeigten die Einwalkversuche, dass mit zunehmender Vorschädigung die NaCl-Lösung bis zu rd. 40 % (bei 5 Mio. Lastwechsel Vorschädigung und 2 Mio. Überrollungen) tiefer in das Betongefüge eindrang als ohne entsprechende Vorschädigung. Damit hat der Grad der vor dem Einwalken vorhandenen Vorschädigung einen signifikanten Einfluss auf das Eindringverhalten der NaCl-Lösung.
An der Bauhaus-Universität Weimar wurden AKRUntersuchungen an vorgeschädigtem und ungeschädigtem Beton mit und ohne Alkalizufuhr von außen durchgeführt. Dabei war im Ergebnis der AKR-Performance-Prüfung für den Beton mit alkaliempfindlichen Rhyolith-Splitten ein deutlicher Einfluss der Alkalizufuhr von außen festzustellen. Der Einfluss einer zyklisch/dynamischen Vorschädigung kam bei diesen Untersuchungen nicht so signifikant zum Ausdruck, was u. U. aber auch auf die Art der Vorschädigung und die zeitlich begrenzte Versuchsdauer zurückzuführen war. Dennoch war bei den mechanisch vorgeschädigten Proben nach 12 Prüfzyklen die AKR-bedingte Dehnung um rd. 30 % größer als bei den nicht vorgeschädigten Proben. Dies entsprach bei dem vorliegenden Prüfszenario einem zeitlichen Vorsprung von etwa einem Zyklus (3 Wochen).

 BMVBS - Fb - 1106