Alkali-Kieselsäure-Reaktion

20. Jan.2009 um 3:11 am | Veröffentlicht in 1, Brückenschäden, Sanierung, Spannbetonbrücke, Stahlbetonbrücken | Hinterlasse einen Kommentar
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Alkali-Kieselsäure-Reaktionen (auch AKR-Treiben) ist der größte Feind von Betonbrücken. Sie entstehen durch das Zusammentreffen hoher Alkalianteile in der Gesteinskörnung, dem Zement und weiteren Betonbestandteilen bei gleichzeitigem Vorhandensein von Feuchte im Betongefüge. Reaktive Kieselsäuren können in bestimmten Regionen in den Gesteinskörnungen (z.B. Grauwacke, Flint, Kieselschiefer) vorhanden sein. Die gefährdenden geologischen Vorkommen sind weitgehend bekannt. Die reaktiven Silikate reagieren unter bestimmten Voraussetzungen mit den Alkalihydroxiden (Natrium- oder Kaliumhydroxid) in der Porenlösung. Es entsteht Alkalisilikagel, das so stark expandiert, dass die Betonstruktur durch lokalen Druck beim Aufquellen des Gels zerstört wird.

Äußerlich erkennbar ist die AKR durch unregelmäßige netzartige Risse (map cracking). Gefährlich ist die AKR bei Spannbetonkonstruktionen. Die lokale Gefügezerstörung des Betons durch das Aufquellen des Alkalisilikagels reduziert die Betondruckfestigkeit. Die in der Statik angesetzte Vorspannung der Spannbewehrung kann nur aufgenommen werden, wenn der Beton die Belastung ertragen kann.

Der Schaden tritt i.d.R. erst Jahre und Jahrzehnte nach dem Bau auf. Die Risse an der Betonoberfläche sieht man erst im fortgeschrittenen Stadium. Da die alkalihaltige Gesteinskörnung dann nicht mehr ausgetauscht werden kann, müssen andere Maßnahmen ergriffen werden, z.B.

– Wasserdampf-diffusionsdurchlässige Anstriche nach dem Verschließen der Risse oder

– Reduzierung des Alkaligehaltes in der Porenlösung.

Diffusionsdichte Anstriche vor der Austrocknung des Betons können auch Jahre nach dem Anstrich zu weiteren Schäden führen, z.B. bei Feuchteeintritt durch das Erdreich hinter der Widerlagerkonstruktion, erkennbar z.B. durch lokale pop-outs (Betonabsprengungen, Betonkorrosion). In Deutschland gibt die Alkali-Richtlinie Informationen und Empfehlungen „Vorbeugende Maßnahmen gegen schädigende Alkalireaktion im Beton“ des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb).

Quellen:

Stahlbetonoberflächen, schützen, erhalten, instandsetzen  (BetonMarketing Deutschland GmbH)

Fotos z.B.unter Betontreiben(20.01.09)

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