TY - CHAP A1 - Hünger, Klaus-Jürgen A1 - Hübert, Cornelia A1 - Scholz, Yvonne A1 - Kronemann, Jens T1 - Changes of pore solution composition under accelerated mortar bar and concrete prism test conditions T2 - ICAAR, 14th International Conference on Alkali Aggregate Reaction, May 20-25, 2012, Austin, TX N2 - Accelerated tests of mortar bars and concrete prism were carried out at temperatures ≥ 40°C in order to reduce the test duration. Because the OH-/SO42- equilibrium is shifted to lower values with increasing temperature and alkali content of the cement, there exists the possibility of side reactions between sulphate ions from the cement and aluminate ions which can come from mineral admixtures and aggregates. Solubility measurements of two types of aggregates in sulphate free KOH solutions indicate that the temperature effect on the silica releasing rate is bigger than the inhibiting effect of the decreasing OH- concentration. To avoid side reactions during aggregate test procedure, expansion measurements should be performed at 40°C in combination with adapted solubility measurements. KW - pore solution KW - temperature KW - mineral admixture KW - solubility of aggregates Y1 - 2012 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-baustoffe/public/050_021811-HUNG.pdf ER - TY - CHAP A1 - Hünger, Klaus-Jürgen A1 - Kronemann, Jens A1 - Hübert, Cornelia A1 - Scholz, Yvonne T1 - On the mechanism of ASR inhibition by Si and Al containing SCMs T2 - 13th International Conference on Recent Advances in Concrete Technology and Sustainability Issues, Ottawa, Canada N2 - The use of supplementary cementing materials (SCMs) added to concrete mixtures can avoid the alkali-silica reaction. Such materials have a wide range of composition and therefore the inhibition mechanisms can be very differently. The effectiveness of SCMs which provide silica and alumina into the alkaline solution cannot only be explained by reducing the OH--concentration of the pore solution. From dissolution experiments in potassium hydroxide solutions, an interaction was noted between the aggregate and five SCMs via the alkaline solution. Under specific conditions, no silica is released from the aggregate grains. Mineralogical investigations (XRD, SEM+EDX) of the grain surfaces confirm that quartz is the main source of silica. In the presence of alumina providing SCMs, the quartz dissolution is strongly reduced or even sometimes stopped. On surfaces of grains a very thin layer can be observed which is probably responsible for reduction or stopping of the silica dissolution and therefore for the inhibition of ASR. KW - Alkali-silica reaction KW - alkali reactivity KW - solubility KW - supplementary cementing materials KW - surface layer Y1 - 2015 SN - 978-1-9427272-3-1 SP - 437 EP - 451 PB - American Concrete Institute ER - TY - CHAP A1 - Kronemann, Jens A1 - Hünger, Klaus-Jürgen T1 - Aggregate Reactivity and the Efficiency of Supplementary Cementing Materials T2 - 13th International conference on recent advances in concrete technology and sustainability issues N2 - The knowledge of dissolution processes of aggregates and supplementary cementing materials (SCMs) in alkaline solutions can help to describe the expansion of concretes caused by alkali-silica reaction (ASR) and the effects to avoid ASR by using SCMs in more details. Therefore, dissolution experiments in alkaline solutions under different pH values and different temperatures were performed using aggregates in the original grain size and SCMs in different ratios. The concentrations of soluble silica and additionally alumina were determined by ICP-OES. The investigations showed that up to now the “best” conditions to explain the damage behavior of concrete structures are a pH value of 13 (e.g. 0.1 M KOH solution) and a temperature of 80 °C. The evaluation bases on the parameter “excess silica” which is calculated from the dissolved silica and alumina of the aggregates and the SCMs. It was demonstrated that SCMs reduce and sometimes stop the dissolution of aggregates. The efficiency of the SCMs depends on their amount and chemical composition. KW - alkali silica reaction KW - aggregate reactivity KW - dissolution of silica and alumina KW - dissolution rate Y1 - 2015 SN - 978-1-9427272-3-1 SP - 355 EP - 370 PB - American Concrete Institute ER - TY - CHAP A1 - Hünger, Klaus-Jürgen A1 - Scholz, Yvonne A1 - Hübert, Cornelia A1 - Kronemann, Jens T1 - Entwicklung und Beurteilung der Wirkung eines speziellen AKR-vermeidenden Zusatzstoffes T2 - 18. Internationale Baustofftagung IBAUSIL, F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, Tagungsbericht, Teil 2 Y1 - 2013 SN - 978-3-00-034075-8 SP - 2-0585 PB - F.-A.-Finger-Inst. CY - Weimar ER - TY - THES A1 - Kronemann, Jens T1 - Untersuchung der zeitlichen Abhängigkeit von Löseprozessen in hochalkalischen Lösungen zur Charakterisierung der Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnungen N2 - Die schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) im Beton stellt in Teilbereichen nach wie vor ein Problem bei der Bewertung der Dauerhaftigkeit von Beton dar. Eine der häufigsten Fragestellungen ist immer noch eine schnelle und sichere Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnun-gen für die Betonherstellung. Darüber hinaus erscheint in Zeiten der Ressourceneinsparung der Aus-schluss von Gesteinskörnungen auf Grund unzureichender Kenntnis der Alkaliempfindlichkeit nicht zukunftsorientiert. Weiterhin wird oft nur die makroskopische Betrachtung von Betonen oder Mör-telprismen zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnungen herangezogen, wobei die bei der AKR stattfindenden Prozesse nicht genügend berücksichtigt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde der Beitrag von Gesteinskörnungen zur AKR im Beton untersucht, um die Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnungen zu quantifizieren und die zu erwartende Schädi-gung des Betons durch die Gesteinskörnung detaillierter als bisher klassifizieren zu können. Im Vor-dergrund der Arbeit stand dabei das Verständnis der Auflösungsprozesse von Gesteinskörnungen in KOH-Lösungen (pH ≥ 13) bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen. An vier Gesteinskörnungen wurde der 40 °C-Betonversuch durchgeführt, um die Alkaliempfindlich-keit der Gesteinskörnungen zu dokumentieren. Weiter wurden die Gesteinskörnungen mit dem Schnellprüfverfahren untersucht sowie petrografisch und mineralogisch begutachtet. Dabei stimm-ten die Ergebnisse nur teilweise mit denen des 40 °C-Betonversuchs überein. Anhand von Löseversu-chen an den originalen Lieferkörnungen der Gesteinskörnungen bei 40 °C und mit 1,0 M KOH-Lösung war es möglich, die Reaktivität der Gesteinskörnungen mit den ermittelten SiO2- und Al2O3-Konzentrationen der alkalischen Lösungen zu beschreiben. Bei den Untersuchungen von verschiede-nen Varianten zur Beschleunigung der Löseversuche konnten durch eine erhöhte Temperatur von 80 °C und eine abgesenkte Konzentration der KOH-Lösung von 0,1 M innerhalb von 56 Tagen ver-gleichbare Ergebnisse zu den Resultaten der Löseversuche bei 40 °C und 1,0 M KOH-Lösung erreicht werden. In der alkalischen Lösung wird ein bestimmter Teil des gelösten SiO2 durch ebenfalls vorhandenes Al2O3 alumosilikatisch gebunden. Der verbleibende Teil des gelösten SiO2 steht für eine AKR zur Ver-fügung. Aus der zeitabhängigen Darstellung dieser SiO2-Konzentration wurde die Lösegeschwindig-keit ermittelt. Dabei wurden vier aufeinanderfolgende Phasen dem Dehnungs- und Rissbreitenverlauf der Probekörper des 40 °C-Betonversuchs zugeordnet. Zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit ei-ner Gesteinskörnung sind die Lösegeschwindigkeiten der letzten drei Phasen entscheidend. Nach der Entwicklung dieser Vorgehensweise an den vier untersuchten Gesteinskörnungen wurde diese Methode bei weiteren Gesteinskörnungen angewendet. Die ermittelten Lösegeschwindigkeiten stellten ebenfalls ein exaktes Abbild der Ergebnisse des 40 °C-Betonversuchs dar. Die entwickelte Methode bietet eine Möglichkeit, die Alkaliempfindlichkeit einer Gesteinskörnung schnell, sicher und genauer als bisher zu bestimmen. Besonders vorteilhaft sind dabei die direkte Prüfung der Gesteins-körnung an der originalen Korngröße (Lieferkörnung), wie diese auch im Beton eingesetzt wird, die zementunabhängige Prüfung, sowie die einfache experimentelle Durchführung und Auswertung. Darüber hinaus zeigte sich bei der Anwendung der Methode, dass neben der Gesteinskörnung selbst auch der Einfluss von Zusatzstoffen auf die Löslichkeit von Gesteinskörnungen beurteilt werden kann. Erste Ergebnisse belegen den löseinhibierenden Effekt des aluminiumhaltigen Zusatzstoffes Me-takaolin durch die Blockierung der Oberfläche einer reaktiven Gesteinskörnung im Alkalischen. Y1 - 2015 ER -