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Alkalireaktion im Beton
Teil 1
Bonzel, Justus / Dahms, Jürgen
Der Betonzuschlag eines Teilgebietes Norddeutschlands enthält insbesondere mit dem dort vorkommenden Opalsandstein Bestandteile, die mit dem Alkalihydroxid in der Porenlösung des Betons reagieren können. Die mit der Alkalireaktion verbundene Volumenvergrößerung kann unter ungünstigen Umständen Schäden am Beton, wie z. B. Abplatzungen und Risse, zur Folge haben. Als Begleiterscheinungen können Gelausscheidungen und vorwiegend punkt- oder ringförmige weiße Ausblühungen auftreten. Die wesentlichsten Einflussgrößen der Alkalireaktion sind Menge, Korngröße und Reaktionsvermögen des reaktiven Zuschlags und der wirksame Alkaligehalt des Betons. Sie werden von den Ausgangsstoffen, von der Betonzusammensetzung und von den Umweltbedingungen bestimmt. Auf Entstehung und Umfang von Schäden wirken sich aber auch die Dichtigkeit, die Festigkeit und das Verformungsvermögen des Betons sowie die Beanspruchung, Konstruktion und Art und Anordnung der Bewehrung des Bauteils aus. Zur Klärung der Frage, unter welchen Voraussetzungen und baupraktischen Bedingungen in dem Teilgebiet Norddeutschlands eine schädigende Alkalireaktion auftreten und vermieden werden kann, wurden eine Bestandsaufnahme über das Verhalten zahlreicher mit diesem Zuschlag hergestellter Betonbauwerke Norddeutschlands und im Forschungsinstitut der Zementindustrie umfangreiche auf die norddeutschen Verhältnisse abgestimmte Betonversuche durchgeführt. Die bisherigen Bauwerksuntersuchungen ergaben, dass bei allen untersuchten Schadensfällen, bei denen auch Kennzeichen der Alkalireaktion festgestellt wurden, stets ausreichend Feuchtigkeit vorhanden war, vom Zuschlag nur der Opalsandstein an wesentlichen Reaktionen beteiligt war und Schäden, die durch Alkalireaktion verursacht worden sein könnten, vorwiegend an massigen Bauteilen festgestellt wurden. Bei den Betonversuchen wurden 30-cm-Würfel und Balken 10 x 10 x 50 cm aus Beton mit Zementgehalten zwischen 300 und 600 kg/m³, mit W/Z-Werten zwischen 0,40 und 0,60 und mit unterschiedlich zusammengesetztem Betonzuschlag des norddeutschen Raumes verschiedenartig gelagert und auf Alkalireaktion untersucht. Nennenswerte Schäden und Merkmale infolge Alkalireaktion, wie Gelausscheidungen, Ausblühungen, Abplatzungen, Risse und entsprechend große Betondehnung, ergaben sich nur an dauernd oder zeitweise feucht gelagertem Beton mit opalsandsteinhaltigem Zuschlag und mit mindestens 400 kg/m³ Zement mit hohem wirksamen Alkaligehalt. Aufgrund der nun insgesamt vorliegenden Erfahrungen und Erkenntnisse ist es möglich, für den norddeutschen Raum vorbeugende Maßnahmen zur Vermeidung von Schäden durch Alkalireaktion anzugeben.
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beton 11/1973 ab Seite 495
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