TY - JOUR A1 - Breitenbücher, R. A1 - Przondziono, R. A1 - Meng, Birgit A1 - Krütt, Enno A1 - Weise, Frank T1 - Alkali-Kieselsäure-Reaktion in Betonfahrbahndecken unter Berücksichtigung von Verkehr und Taumitteln JF - Straße und Autobahn N2 - In Betonfahrbahndecken treten häufig Schäden auf, welche mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht werden. Obwohl die Hintergründe einer solchen AKR intensiv untersucht wurden, gibt es bei Betonfahrbahndecken besondere Randbedingungen, welche die Schadreaktion signifikant erhöhen können. Diese sind vor allem die Überlagerung der mikrostrukturellen Degradation durch Verkehrsbeanspruchung mit externer Alkali-Zufuhr durch Taumittel. Bisherige Untersuchungen der AKR beschränkten sich auf die Ausgangsstoffe (Gesteinskörnung, Zement, Bewertung des Betons), wobei die besonderen Randbedingungen außer Acht gelassen wurden. Betonfahrbahndecken sind zyklischen Belastungen aus Verkehr und Witterungsbedingungen ausgesetzt. In einem gemeinschaftlichen Forschungsprojekt wurden die verschiedenen, gegenseitig voneinander abhängigen, Einflussfaktoren auf eine schädigende AKR in Betonfahrbahndecken sowohl experimentell untersucht als auch numerisch modelliert. Auf Mikro-Ebene wurden die AKR-bezogenen Transportprozesse innerhalb der Gesteinskörnung, sowie die Gelbildung und der Ionen-Transport, untersucht. Auf Meso-Ebene fokussierte das Projekt auf die Charakterisierung der durch zyklische Belastung induzierten Schädigung im Mikrogefüge des Betons. Des Weiteren wurde das Transportverhalten in ein derart geschädigtes Betongefüge mit und ohne Berücksichtigung des zusätzlichen Einflusses überrollender Reifen beschrieben und dessen Auswirkung auf eine AKR analysiert. Schließlich wurde auf Makro-Ebene das Risiko eines AKR-bedingten Schadens bewertet. Einige ausgewählte Ergebnisse werden in diesem Beitrag dargestellt. KW - AKR KW - Zyklischen Belastung KW - Degradation KW - Flüssigkeitstransport KW - Verkehr PY - 2019 VL - 8 SP - 1 EP - 15 PB - Kirschbaum Verlag GmbH CY - Bonn AN - OPUS4-49153 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Breitenbücher, R. A1 - Przondziono, R. A1 - Meng, Birgit A1 - Krütt, Enno A1 - Weise, Frank T1 - Alkali-Silica Reaction in concrete pavements considering traffic and de-icing agents T2 - 13th International Symposium on Concrete Roads N2 - In concrete pavements, damages occurred which are related to an Alkali-Silica-Reaction (ASR). Although the background for such an ASR has been studied extensively, special conditions in pavements increase this reaction significantly. These are especially the superposition of microstructural degradation caused by cyclic loading with an external alkali supply. Previous investigations of ASR focused mainly on the material itself (aggregates, cements, assessment of the concrete) while these special circumstances have not been considered. Concrete pavements are subjected to cyclic loadings by traffic and climate changes. Within cooperative research projects the different interdependent influencing factors for a damaging ASR in concrete pavements are studied by experiments as well as by numeric modelling. On the micro-level the ASR-related processes within the aggregate, such as gel-formation or ion-transport, are investigated. On the meso-level, the project focuses on the characterization of degradation effects in the concrete microstructure due to cyclic loading. Further, special attention is paid to the transport behavior of fluids in such pre-damaged concrete structures with and without the effect of overrunning tires as well as the impact on the ASR itself. Finally, on the macro-level the risk of an ASR-damage is assessed. T2 - 13th International Symposium on Concrete Roads CY - Berlin, Germany DA - 19.06.2018 KW - Alkali-Silica Reaction KW - Degradation KW - Cyclic loading KW - Fluid transport KW - Traffic PY - 2018 SP - 1 EP - 15 AN - OPUS4-46354 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Przondziono, R. A1 - Timothy, J. J. A1 - Weise, Frank A1 - Krütt, Enno A1 - Breitenbücher, R. A1 - Meschke, G. A1 - Hofmann, M. T1 - Degradation in concrete structures due to cyclic loading and its effect on transport processes - Experiments and modeling JF - Structural Concrete N2 - According to the objectives of the research group 1498, this paper deals with degradation effects in concrete structures that are caused by cyclic flexural loading. The goal is to determine their influence on the fluid transport processes within the material on the basis of experimental results and numerical simulations. The overall question was, to which extent the ingress of externally supplied alkalis and subsequently an alkali-silica reaction are affected by such modifications in the microstructure. Degradation in the concrete microstructure is characterized by ultrasonic wave measurements as well as by microscopic crack analysis. Furthermore, experiments on the penetration behavior of water into the investigated materials were performed. The penetration behavior into predamaged concrete microstructures was examined by the classical Karsten tube experiment, nuclear magnetic resonance method, and time domain reflectometry techniques. In order to create an appropriate model of the material's degradation on the water transport, the Darcy law was applied to describe the flow in partially saturated concrete. Material degradation is taken into account by an effective permeability that is dependent on the state of degradation. This effective permeability is obtained by the micromechanical homogenisation of the flow in an Representative Elementary Volume (REV) with distributed ellipsoidal microcracks embedded in a porous medium. The data gained in the microscopic crack analysis is used as input for the micromechanical model. Finite element simulations for unsaturated flow using the micromechanical model were compared with the experimental results showing good qualitative and quantitative agreement. KW - Alkali ingress KW - Alkali-silica reaction KW - Computational model for unsaturated flow KW - Cyclic loading KW - Degradation KW - Micromechanics model KW - Transport processes PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1002/suco.201600180 SN - 1751-7648 SN - 1464-4177 VL - 18 IS - 4 SP - 519 EP - 527 PB - Ernst & Sohn AN - OPUS4-41008 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Przondziono, R. A1 - Timothy, J.J. A1 - Nguyen, M. A1 - Weise, Frank A1 - Breitenbücher, R. A1 - Meschke, G. A1 - Meng, Birgit T1 - Vorschädigungen in Beton infolge zyklischer Beanspruchungen und deren Auswirkung auf Transportprozesse im Hinblick auf eine schädigende AKR JF - Beton- und Stahlbetonbau N2 - Auf Grundlage der Zielsetzung der Forschergruppe 1498 beschäftigt sich dieser Beitrag mit den Auswirkungen einer zyklischen mechanischen Belastung im Vierpunktbiegeversuch auf das Transportverhalten in Betongefüge. Hierzu wurde zunächst die Degradation des Mikrogefüges mittels Ultraschallmessungen sowie rissmikroskopischen Untersuchungen an Dünnschliffen charakterisiert. Mit dem Ziel der numerischen Modellbildung wurden Untersuchungen zum Wassereindringverhalten durchgeführt. Es wurden u. a. das Wassereindringverhalten über die Zeit und der Einfluss von Vorschädigungen experimentell geprüft. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen zu den Einzelprozessen des Ionentransports in poröses Gefüge wurde ein mikromechanisches Mehrskalenmodell entwickelt, welches es ermöglicht, die Wirkung der Vorschädigung auf gekoppelte Feuchte- und Ionentransportprozesse vorherzusagen. Das Modell berücksichtigt die Topologie und räumliche Verteilung der Mikrorisse und deren Einfluss auf die Ionendiffusivität. Die numerische Simulation liefert bei anisotroper Verteilung der Mikrorisse eine erhöhte Alkali-Eindringtiefe. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- According to the goals of the research group 1498, this paper deals with the effects of cyclic flexural loading in a four-point bending test on the fluid transport processes within a concrete structure. Therefore, the degradation of the microstructure is characterized through ultrasonic wave measurements as well as microscopic crack analysis. In order to numerically model these processes, experiments on the penetration behavior of water into the concrete were carried out. The penetration behavior over time as well as the influence of degradation on the water transport were investigated. To predict the influence of concrete degradation on alkali diffusivity, a multi-scale continuum micromechanics model is incorporated into the numerical model, which accounts for the topology and the three-dimensional distribution of microcracks. As expected, the numerical simulation predicts larger alkali-penetration in pre-damaged concrete. Regarding the micro-crack distribution, an anisotropic distribution of micro-cracks tangential to the direction of the alkali and water flux increases their penetration depth. KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Baustoffe KW - Degradation KW - Ionentransport KW - Mikromechanik KW - Modellierung KW - Straßenbeton KW - Transportprozesse KW - Vorschädigung KW - zyklische Belastung KW - Korrosion KW - Versuche KW - Fahrbahn KW - Cyclic loading KW - Transport process KW - Schädigende AKR KW - ASR damage PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1002/best.201400095 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 110 IS - 1 SP - 3 EP - 12 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-33039 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Breitenbücher, R. A1 - Sievering, Christoph T1 - Externe Alkalizufuhr in zyklisch beanspruchten Beton und deren Folgen für eine AKR T2 - 18. Ibausil - Internationale Baustofftagung T2 - 18. Ibausil - Internationale Baustofftagung CY - Weimar, Germany DA - 2012-09-12 PY - 2012 SN - 978-3-00-034075-8 VL - 1 IS - 3.07 SP - 1-1223 - 1-1234 AN - OPUS4-26573 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -