In einer Versuchsreihe wurde der Einfluss der Größe und Form von Probekörpern auf das Dehnungsverhalten, auf die Bildung von Rissen und auf den statischen Elastizitätsmodul beim Auftreten einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) untersucht. Als alkaliempfindliche Gesteinskörnung wurde ein gebrochener Kies des Oberrheins ausgewählt. Balken, Zylinder sowie Platten wurden hergestellt und bei Lagerung in der 40 °C-Nebelkammer miteinander verglichen. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass sowohl Größe wie Form der Probekörper einen signifikanten Einfluss auf das Ergebnis von Prüfungen zur Alkali-Kieselsäure-Reaktion haben. Folgende Gesichtspunkte sind zu beachten: 1. Je größer der Probekörper bei gleicher Form ist, umso kleiner ist das Oberflächen- Volumen-Verhältnis, und dadurch ist die Auslaugung umso geringer, die maximale Dehnung umso größer und umso später wird die maximale Dehnung erreicht. 2. Zylindrische Probekörper reagieren stärker auf den Einfluss des Oberflächen-Volumen- Verhältnisses Oberflächen-Volumen- Verhältnisses als Balken. 3. Die Dehnungen gemessen in Betonierrichtung sind größer als rechtwinklig dazu. 4. Bei Balken ist die Rissbildung im Innern der Probekörper überwiegend rechtwinklig zur Betonierrichtung gerichtet. Erst bei einem A/V von 0,33 bildet sich im Innern ein krakeleeartiges Rissbild aus. 5. Bei Zylindern bildet sich im Innern bereits bei einem A/V von 0,45 eine krakeleeartiges Rissbild aus. 6. Bei gleichem Oberflächen-Volumen-Verhältnis ist der statische E-Modul in Betonierrichtung kleiner als rechtwinklig dazu. Das ist mit der Rissbildung im Inneren der Probekörper zu erklären. 7. Breite Risse an der Oberfläche sind als Sammelrisse vieler Mikrorisse anzusehen. Zur Erklärung werden die Ergebnisse der Probekörper unterschiedlicher Größe herangezogen. 8. Zur Übertragung der Ergebnisse auf Realbauteile bedarf es Finite-Elemente-Berechnungen, die sowohl Diffusion, Reaktion, Expansion und Spannung beinhalten. 9. Die quantitativen Ergebnisse der vorliegenden Untersuchungen gelten streng genommen nur für die verwendete Gesteinskörnung und Betonzusammensetzung. Qualitativ können sie auf andere Verhältnisse übertragen werden. 10. Es wäre wünschenswert, weitere Versuchsreihen durchzuführen und die Spanne des Oberflächen-Volumen-Verhältnisses zu vergrößern.
Influence of size and shape of specimens on strain, cracking, and modulus of elasticity of concrete due to an alkali-silica reaction
In a series of tests, the influence of the size and shape of test specimens on the strain behaviour, on the formation of cracks and on the static modulus of elasticity due to the occurrence of an alkali-silica reaction (ASR) was investigated. A crushed gravel from the Upper Rhine was selected as the alkali-sensitive aggregate. Beams, cylinders as well as slabs were produced and compared with each other during storage in the 40 °C fog chamber. The investigations have shown that both size and shape of the test specimens have a significant influence on the result of alkali-silica reaction tests. The following points should be noted: 1. The larger the specimen with the same shape, the smaller the surface-to-volume ratio (S/V), and thus the lower the leaching, the greater the maximum elongation, and the later the maximum elongation is reached. 2. Cylindrical specimens respond more strongly to the influence of the surface-to-volume ratio than beams. 3. The strains measured in the direction of concreting are greater than those measured perpendicular to it. 4. In the case of beams, the cracking inside the specimens is predominantly directed at right angles to the concreting direction. Only at an S/V of 0.33 does an octopus-like crack pattern form in the interior. 5. In the case of cylinders, a crack pattern similar to craquelure forms in the interior at an S/V of 0.45. 6. For the same surface-to-volume ratio, the static modulus of elasticity is smaller in the direction of concreting than at right angles to it. This can be explained by the cracking inside the specimens. 7. Wide cracks on the surface are to be regarded as collective cracks of many microcracks. The results of specimens of different sizes are used to explain this. 8. Finite element calculations including diffusion, reaction, expansion and stress are needed to transfer the results to real components. 9. The quantitative results of the present investigations strictly apply only to the aggregate and concrete composition used. Qualitatively, they can be transferred to other conditions. 10. It would be desirable to carry out further series of tests and to increase the range of the surface-to-volume ratio.