Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Erweiterung der Datenbasis sowie des Bewertungshintergrundes zur Beurteilung von Gesteinskörnungen bezüglich der Alkali-Kieselsäure-Reaktivität mit dem 60°C – Betonversuch und einer alternativen Schnellprüfmethode.

Unter üblichen Umweltbedingungen ist Beton bei sachgerechter Planung, Verarbeitung und Nachbehandlung ein dauerhafter Baustoff. Innere Einflussfaktoren auf die Dauerhaftigkeit resultieren dabei im Wesentlichen aus den Hauptausgangsstoffen. Bei der Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) reagieren unterschiedliche Formen der Kieselsäure aus den Gesteinskörnungen mit Alkalien, welche zunächst vor allem mit dem Zement eingetragen werden. Da durch das Ausbringen von Streusalz auch Alkalien von außen in den Beton eingebracht werden können, sind vor allem Bauwerke des Betonstraßenbaus von der AKR betroffen. So werden die Schäden aufgrund von AKR allein bei den deutschen Autobahnen aus Beton auf einen dreistelligen Millionenbetrag geschätzt. Neben Bauwerken des Wasserbaus und des Ingenieurhochbaus sind insbesondere auch Start- und Landebahnen von Flugplätzen von einer betonschädigenden AKR betroffen. Ergebnisse aus verschiedenen deutschen und europäischen Projekten zeigen deutlich, dass es bei der Einstufung von Gesteinskörnungen mit Hilfe des 60°C-Betonversuches zum Teil zu Diskrepanzen gegenüber dem Referenzverfahren aus Deutschland (40°C-Nebelkammerlagerung) kommt. Ein Bewertungshintergrund des zeitlich verkürzten 60°C-Betonversuches, welcher nicht auf die gesteinsspezifischen Besonderheiten im gesamtdeutschen Raum abgestimmt ist, kann sich wirtschaftlich immens auf die Kies- und Sandindustrie negativ auswirken. Aus diesem Grund sollen die derzeitig gültigen Bewertungskriterien durch eine Erweiterung der Datenbasis angepasst werden. Für die KMU der Gesteinsindustrie ist eine Prüfmethode, mit welcher nach bereits wenigen Tagen Prüfzeit eine Aussage zur Alkalibeständigkeit ihrer Gesteinskörnungen zielsicher getroffen werden kann, von enormer wirtschaftlicher Bedeutung. Deshalb soll diesen KMU‘s durch eine Neuevaluierung der Grenzwerte einer in den 80er Jahren entwickelten Komplexprüfmethode ein äußerst schnelles (4 Tage) aber auch exaktes Prüfwerkzeug zur Hand gegeben werden.

Ergebniszusammenfassung:

Ziel dieses Forschungsprojektes war es, eine Datenbasis zur Beurteilung von Gesteinskörnungen bezüglich ihrer Alkalireaktivität (Alkali-Kieselsäure-Reaktion) mit dem Alternativverfahren (60°C-Betonversuch über Wasser) aus der Alkali-Richtlinie des DAfStb und einer alternativen Schnellprüfmethode (IFB-Komplexprüfmethode) zu schaffen. Um dies zu erreichen wurden im Rahmen des Projektes an 80 Prüfkörnungen untersucht.

Alternativverfahren:

Die Ergebnisse der Vergleichsuntersuchungen aller Kiese zeigen, dass bei dem aktuell gültigen Grenzwert für den 60°C-Betonversuch über Wasser 85,7 % der untersuchten Körnungen (36 Serien) übereinstimmend eingestuft werden. Ein leichtes

Anheben des Grenzwertes auf 0,35 mm/m würde bereits drei Körnungen (7 %) in den unerwünschten Bereich verschieben.

Bei den Hartgesteinskörnungen sind bei dem aktuell gültigen Grenzwert für den 60°C-Betonversuch über Wasser von 0,3 mm/m lediglich 65,8 % der untersuchten Körnungen (25 Serien) übereinstimmend eingestuft. Bei einer Anhebung des Grenzwertes für den 60°C-Betonversuch über Wasser von 0,3 mm/m auf 0,5 mm/m erhöht sich die Übereinstimmung der Einstufung beider Verfahren von 65,8 % auf 84,2 % (32 Körnungen) deutlich.

Alternatives Schnellprüfverfahren:

Wenn die Grenzwerte aus den 80er Jahren angewendet werden, dann werden lediglich 62,5 % der untersuchten Körnungen (50 Serien) identisch dem Referenzverfahren (40°C-Nebelkammerlagerung) eingestuft. Durch eine Grenzwertoptimierung konnte eine Erhöhung der Übereinstimmung mit der Einstufung anhand des Referenzverfahrens (40°C-Nebelkammerlagerung) von 62,5 % auf 72,5 % (58 Körnungen) erreicht werden.

Sowohl beim Alternativverfahren (Hartgesteine) als auch beim alternativen Schnellprüfverfahren konnte durch eine Grenzwertoptimierung eine Erhöhung der Übereinstimmung mit dem Referenzverfahren erreicht werden. Damit können mehr Körnungen als alkalibeständig eingestuft werden und dementsprechend dem Markt zur Verfügung gestellt werden.