TY - RPRT A1 - Weise, Frank A1 - Hüsken, Götz T1 - Ringversuch zum statischen Spaltzugversuch nach AL Sp-Beton N2 - Für die rechnerische Dimensionierung der Betondecken im Oberbau von Verkehrsflächen für den Neubau sowie die Erneuerung nach RDO-Beton 09 ist die statische Spaltzugfestigkeit an der unteren und oberen Bohrkernscheibe entsprechend der Vorgaben der AL Sp-Beton zu bestimmen. Aufgrund der unzureichenden Kenntnis der Präzision dieses Prüfverfahrens wurden, basierend auf dem Entwurf des FGSV-Merkblatts zur statistischen Auswertung von Prüfergebnissen, mit einem breit aufgestellten Ringversuch die statistischen Kennwerte an Labor- und Bestandsbetonen unter Vergleich- und Wiederholbedingungen ermittelt. Zur möglichst guten statistischen Absicherung nahmen an dem Ringversuch dreizehn erfahrene Prüfstellen teil, die vorab einem Audit unterzogen wurden. Zur Abdeckung des vielschichtigen Einsatzes des Prüfverfahrens erfolgte der Ringversuch an acht Prüflosen, die sowohl die Erst-/ Eignungsprüfung und Übereinstimmungskontrolle bei Neubaumaßnahmen, als auch die Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahnplatten berücksichtigen. Zur Bewertung des Materialeinflusses wurde zusätzlich ein Prüflos mit Labormörtel untersucht. Die Probenvorbereitung erfolgte zentral an der BAM. Zur Sicherstellung einheitlicher Prüfbedingungen bei den Prüfstellen wurde zusätzlich eine detaillierte Standardarbeitsanweisung erarbeitet, die partiell bereits Eingang in das Normenwerk gefunden hat. Bei der Plausibilitätsprüfung aller prüflosspezifischen Einzelwerte der Spaltzug- und Druckfestigkeit wurden vereinzelt sowohl Ausführungsfehler als auch Übertragungs- und Tippfehler festgestellt. Der sich anschließende Lilliefors-Test zeigt, dass die ermittelten Einzelwerte bis auf wenige Aus-nahmen normalverteilt sind und damit die Voraussetzungen für die statistische Auswertung gegeben sind. Mittels grafischer Darstellung der Mandel’s h- und k-Werte wurden die Auffälligkeiten hinsichtlich der Mittelwerte und Varianzen prüflosspezifisch für die einzelnen Prüfstellen visualisiert und anschließend einige von ihnen mittels Grubbs- und Cochran-Test als Ausreißer identifiziert. Nach Ausreißerelimination wurde mit dem klassischen Verfahren bei der Spaltzugfestigkeit der geringste Variationskoeffizient unter Vergleich- und Wiederholbedingungen bei der Erst-/Eignungsprüfung mit 6,2 und 6,4 Prozent ermittelt. Bei einer Verminderung des Materialeinflusses durch die Verwendung eines Labormörtels verbessern sich die statistischen Kennwerte auf 4,5 und 5,3 Prozent. Mit 8,2 und 9,5 Prozent beziehungsweise 8,6 und 9,5 Prozent werden bei der Restsubstanzbewertung von Wasch- und Unterbetonen die höchsten Werte bestimmt. Das robuste Auswerteverfahren (ohne Eliminierung der Ausreißer) nach dem Entwurf des FGSV-Merkblatts zur statistischen Auswertung von Prüfergebnissen erwies sich in der Form als ungeeignet und bedurfte einer Überarbeitung. Bezüglich der vergleichend mit klassischen und robusten Verfahren gewonnenen Kennwerte ist festzustellen, dass bei sehr homogenen Messergebnissen eines Prüfloses beide Verfahren nahezu die gleichen statistischen Kennwerte liefern. Bei der Eliminierung von Ausreißern sind die Ergebnisse des robusten Verfahrens in der Regel etwas größer als die des klassischen Verfahrens. Die begleitenden vertiefenden Untersuchungen bei der Spaltzugprüfung mit innovativen Prüftechniken lieferten wertvolle Erkenntnisse zur Bewertung der Prüfeinflüsse. N2 - The computational design of concrete pavements according to the requirements of the RDO-Beton 09 requires the splitting tensile strength to be determined according to specifications of the AL Sp-Beton. However, detailed information on the precision of the described test procedure is missing. Therefore, a round robin test was set up in order to determine the statistical parameters of the prescribed splitting tensile strength test on laboratory concrete and cores extracted from concrete pavements in terms of repeatability and reproducibility. 13 testing institutes have been involved in the round robin test to guarantee a representative coverage of the sector. The selected testing institutes have been audited prior the round robin test in order to ensure their capabilities. The round robin test was divided into 8 testing lots for covering the broad field of possible applications. Thereby, the testing lots cover both the initial testing of concrete and quality control of new construction. The latter case implies also the assessment of existing concrete pavements. Additionally, a cementitious mortar was designed in order to consider the influence of the material, such as maximum grain size, on the test procedure. The samples were prepared at BAM to guarantee a uniform sample preparation. Furthermore, a standard operating procedure was prepared to assure constant test conditions at the testing institutes. This standard operating procedure is already partly considered by the corresponding standard. A revision of the data reported by the testing institutes revealed that execution errors, transcription errors as well as typing errors occurred. However, a Lilliefors-Test was conducted to verify the Gaussian distribution of the reported test data and to allow the further statistical analysis. Only view data sets do not follow a Gaussian distribution, has no remarkable influence on the obtained statistical data. By means of the graphical illustration of Mandel’s h- and k-values, abnormalities of the arithmetic mean and variance are depicted. These apparent abnormalities can be identified as outliers using the Grubbs and Cochran test. After eliminating the identified outliers, the corresponding statistical parameters have been determined using the classical method for data analysis. The lowest coefficient of variation that was determined for the splitting tensile strength by using the classical method for assessment of the repeatability and reproducibility of the test procedure amounts to 6.2 and 6.4%, respectively, for the initial testing of concrete. Reducing the material influence by using a cementitious mortar, the corresponding statistical parameters were reduced to 4.5 and 5.3%. On the contrary, the highest statistical values were obtained for the assessment of existing concrete pavements. Here, values of 8.2 and 9.5% were obtained for the exposed aggregate concrete and 8.6 and 9.5% for the subconcrete, respectively. The robust method for data analysis (without elimination of outliers) according to the draft version of the technical bulletin of the FGSV turned out to be inappropriate and required, therefore, a revision. Comparing the statistical parameters obtained by the classical and robust method used for data analysis it can be stated that both methods result in nearly identical values for homogeneous data sets without outliers. Considering outliers in the existing data sets, the statistical parameters obtained by the robust method are slightly higher than the values obtained by the classical method with elimination of outliers. The additional investigations on the splitting tensile strength using innovative test procedures provided valuable findings for the assessment of test results. KW - Verfahrenspräzision KW - Betonfahrbahndecke KW - Prüfverfahren AL Sp-Beton KW - Spaltzugfestigkeit KW - Ringversuch PY - 2022 SN - 978-3-95606-688-7 SN - 0943-9323 VL - Straßenbau Heft S 178 SP - 1 EP - 90 PB - Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG CY - Bremen AN - OPUS4-54957 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Weise, Frank A1 - Werner, D. A1 - Maier, Bärbel A1 - Wilsch, Gerd T1 - Schadenskategoriespezifische Bewertung von AKR-Prüfverfahren T1 - Evaluation of ASR testing methods in relation to specific damage categories T2 - Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen N2 - Ausgehend von den verstärkt auftretenden AKR-Schäden an den vor 2005 hergestellten BAB-Abschnitten verfolgte das Forschungsvorhaben zwei Ziele. So sollte einerseits die Ursache für die mit der AKR-Schadensentwicklung einhergehende Dunkelfärbung der Oberfläche der Betonfahrbahndecke im Fugenbereich ermittelt werden. Andererseits galt es, ausgehend von der Zustands- und Schadenserfassung das AKR-Restschädigungspotenzial der Prüfkörper aus je drei ein- und zweischichtig ausgeführten, unterschiedlich stark AKR-geschädigten BAB-Abschnitten vergleichend zu bewerten. Folgende Ergebnisse wurden u. a. erzielt: 1. Dunkelfärbung Experimenteller Nachweis mit kombinierter insitu- Feuchtemessung mit Radar (integral) und NMR (tiefenaufgelöst), dass Dunkelfärbung der Oberfläche der Betonfahrbahndecke im Fugenbereich auf eine erhöhte Durchfeuchtung der Betonrandzone zurückzuführen ist; erfolgreiche Validierung der ZfP-Ergebnisse mit Darr-Wäge-Versuch. 2. Zustand beprobter BAB-Abschnitte und schadenskategoriespezifische Bewertung der AKR-Prüfverfahren: • Auffinden von Horizontalrissen im Bereich der Querscheinfuge bei allen AKR-geschädigten BAB-Abschnitten, • Ermittlung mittlerer Eindringtiefen bei Natrium von maximal 20 bis 45 mm und bei Chlorid von maximal 15 bis 60 mm im Entnahmezustand; keine Korrelation mit der AKR-Schadenskategorie des jeweiligen BAB-Abschnitts, • Nachweis gleichzeitig auftretender SEB bei allen AKR-geschädigten BAB-Abschnitten im Entnahmezustand, • keine signifikante Verminderung der Spaltzugfestigkeit durch die verstärkte AKR am Plattenrand, • Ermittlung eines erhöhten AKR-Restschädigungspotenzials bei vier der sechs beprobten BAB-Abschnitte primär mittels AKR-erformanceprüfungen, • Ermittlung höherer Dehnungen bei Performanceprüfungen aus Ober- und Unterbeton bestehenden Halbschalen, als an separat aus Ober- und Unterbeton gewonnenen Prismen, • Unauffälliges Verhalten nahezu aller bei der Performanceprüfung auffälligen Bestandsbetone im 40°C- und 60°C-Betonversuch; vermutete Ursache: mit LIBS nachgewiesene hohe und tiefreichende Auslaugung der Alkalien. N2 - Our research project had two aims in addressing the increased occurrence of ASR damage on German motorway sections built before 2005: firstly, to establish the cause of the darker discolouration around the joints of concrete road surface that occurs in conjunction with ASR damage. Secondly, based on the status and damage report, it aimed to comparatively evaluate the residual ASR damage potential of test samples from three federal motorway sections of one-layer and three of twolayer pavement, showing different levels of ASR damage. We obtained the following results (among others): 1. Dark discolouration Experimental evidence using non-destructive testing methods showing that dark discolouration of concrete road surfaces near joints is due to increased moisture in the concrete boundary zone: NDT findings successfully validated by weighing and drying test. 2. Condition of sampled motorway sections and evaluation of ASR test methods used: • discovery of horizontal cracks located near transverse contraction joint in all motorway sections with ASR damage, • determination of maximum mean penetration depth of sodium from 20 to 45 mm and of chloride from 15 to 60 mm in sample as extracted; no correlation with the ASR damage category of the relevant motorway section, • evidence of simultaneous occurrence of DEF on all ASR-damaged motorway sections in sample as extracted, • no significant reduction of splitting tensile strength due to increased ASR at slab edge, • increased ASR residual damage potential found on four of the six motorway sections tested primarily with ASR performance tests, • increased expansion found during performance tests on half shells consisting of upper and lower concrete compared to prisms taken separately from upper and lower concrete, • 40°C and 60°C concrete prism tests revealed no noticeable reactions in almost all existing concrete types that showed irregularities in the performance test. Suggested cause: high and deep levels of alkali leaching determined by LIBS. KW - NMR-Relaxometrie KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Betonfahrbahndecke KW - AKR-Betonversuche KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Radar PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:opus-bast-24661 UR - https://bast.opus.hbz-nrw.de/frontdoor/index/index/docId/2466 SN - 978-3-95606-543-9 SN - 0943-9323 VL - S 145 SP - 1 EP - 60 PB - Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG CY - Bremen AN - OPUS4-54748 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Weise, Frank A1 - Oesch, T. A1 - Wilsch, Gerd A1 - Sigmund, S. A1 - Hünger, K.-J. A1 - Kositz, M. T1 - Analyse des gefügeabhängigen Löslichkeitsverhaltens potenziell AKR-empfindlicher Gesteinskörnungen T1 - Analysis of the microstructure depending solubility behavior of potential ASR sensitive aggregates T2 - Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen N2 - Das gefügeabhängige Löslichkeitsverhalten wurde an folgenden vier Gesteinskörnungen unterschiedlicher Alkaliempfindlichkeitsklassen untersucht: • GK1 (EIII-S): quarzreicher Kies • GK2 (EIII-S): Grauwacke (Splitt) • GK3 (EI-S): Quarz-Feldspat-Porphyr (Splitt) • GK4 (EI-S): sandsteinreicher Kies DiePorenstrukturanalyse erfolgte sowohl an Einzelkörnern mittels vergleichender 3D-CT und BET- Untersuchungen als auch an Korngemengen der einzelnen Kornfraktionen (außer Fraktion 16/22 mm) über die Wasseraufnahme und mit BET. Für die Visualisierung und Quantifizierung der von außen zugänglichen Oberflächenanteile der Einzelkörner wurde ein Softwaretool entwickelt, erprobt und erfolgreich angewandt. Es gelang so u.a. den Nachweis zu erbringen, dass die gebrochenen Einzelkörner der Grauwacke und des Rhyoliths einen deutlich geringeren von außen zugänglichen Oberflächenanteil als die gleichartigen Gesteinskörner aus dem Kies besitzen. Aufgrund der limitierten Ortsauflösung der 3D-CT von 11 bis 16,5 μm wurde mit BET eine um drei Zehnerpotenzen höhere spezifische Oberfläche ermittelt. Zu den Porositätsuntersuchungen an den Korngemengen sei angemerkt, dass zum Teil gegenläufige Trends zwischen offener Porosität und spezifischer Oberfläche festgestellt wurden. Dieses ist beim Bezug des bei den Löseversuchen in 0,1 M KOH mit definierter NaCl-Zugabe aus der Gesteinskörnung gelösten SiO2 und Al2O3 von zentraler Bedeutung. Bei den Löseversuchen an den fraktionsspezifischen Korngemengen selbst zeigte sich, dass die stufenweise Erhöhung des NaCl-Gehalts von 0 auf 10 M.-% im Eluat eine erhöhte SiO2-Löslichkeit und eine verminderte Auslaugung von Al2O3 zur Folge hat. Auffallend war hierbei, dass die Al2O3-Löslichkeit bei GK4 ohne und mit geringer NaCl-Zugabe die mit Abstand höchsten Werte annimmt. Bei den zusätzlich durchgeführten Löseversuchen an den tomografierten Einzelkörnern in 1 M KOH-Lösung mit Zugabe von 1 M.-% NaCl zeigte sich, dass nur vereinzelt bei den untersuchten Gesteinsarten eine Korrelation zwischen dem SiO2- bzw. Al2O3-Gehalt im Eluat und der absoluten BET-Oberfläche nachweisbar ist. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass neben der Oberfläche weitere Parameter (z.B. die mineralogische Zusammensetzung der Einzelkörner) das Löseverhalten maßgebend beeinflussen. Bei den parallel zu den Löseversuchen durchgeführten Betonversuchen nach dem ARS 04/2013 zeigte sich, dass die Alkaliempfindlichkeit der GK4 bei beiden Betonversuchen mit Alkalizufuhr unterschiedlich zu bewerten ist. So ist unabhängig von der vorgegebenen pessimalen Betonrezeptur des Fahrbahndeckenbetons ausschließlich bei der Klimawechsellagerung die GK4 als alkaliempfindlich einzustufen. Allerdings konnte der Befund der stark ausgeprägten AKR bei der GK4 mit der Dünnschliffmikroskopie nicht bestätigt werden. Analoges gilt für die Bewertung der Alkaliempfindlichkeit von GK2 mit den Betonversuchen nach der Alkalirichtlichtlinie des DAfStb. So ist auch hier die GK2 nicht im 60 °C-Betonversuch sondern ausschließlich im 40 °C-Betonversuch als alkaliempfindlich einzustufen. Dienach den verschiedenartigen Betonversuchen durchgeführten LIBS-Analysen am Vertikalschnitt der Prüfkörper zeigen, dass im Kernbereich nach dem 60 °C-Betonversuch mit 10 %iger NaCl-Lösung und nach der Klimawechsellagerung mit NaCl-Beaufschlagung annähernd gleich hohe Natrium- und Chloridgehalte vorgefunden werden. Wider Erwarten treten an den beaufschlagten Prüfflächen Abreicherungen von Natrium und Anreicherungen von Chlorid auf. Im 40°C- und 60 °C-Betonversuch wurde das Natrium bis in eine maximale Tiefe von ca. 30 mm bzw. 20 mm ausgelaugt. Die aufbauenden korrelativen Betrachtungen zwischen den Ergebnissen des 60°C Betonversuchs mit Alkalizufuhr und der Löseversuche an den fraktionsspezifischen Korngemengen in 1 M KOH-Lösung mit definierter NaCl-Zugabe sind durchaus vielversprechend. So zeigt sich beispielsweise beim Waschbeton, dass der fraktionsspezifisch gewichtete SiO2-Überschuss im Eluat nach 56 Tagen mit Zugabe von 0,5 M.-% NaCl ohne Bezug auf die BET-Oberfläche zur gleichen Einstufung der vier betrachteten Gesteinskörnungen wie bei den Dehnungen im 60 °C-Betonversuch mit 3 %-iger NaCl-Lösung führt. Außerdem korrelieren die im 60 °C-Betonversuch mit 10 %-iger NaCl-Lösung ermittelten Dehnungen mit dem gewichteten SiO2-Überschuss im Eluat bei Zugabe von 2 M.-% NaCl ohne Bezug auf die BET-Oberfläche. Ausschließlich bei den Betonversuchen nach der Alkali-Richtlinie erwies sich der Bezug des im Eluat ermittelten SiO2-Überschusses auf die BET-Oberfläche als zielführend. Aufgrund des Potenzials der Löseversuche mit NaCl-Zugabe für die Bewertung der Alkaliempfindlichkeit der Gesteinskörnung im Fahrbahndeckenbeton wird empfohlen, die vergleichenden Untersuchungen zwischen den Löseversuchen an Korngemischen der einzelnen Fraktionen und den Betonversuchen nach dem ARS 04/2013 mit einer möglichst hohen Anzahl an Gesteinskörnungen und einem präzisierten Untersuchungsumfang fortzuführen. N2 - The following four aggregates (GK) of varying grades of alkali sensitivity were examined for their microstructure-dependent solubility behavior: • GK1 (EIII-S) gravel with high quarz content • GK2 (EIII-S) greywacke (crushed stone) • GK3 (EI-S) quarz-feldspar-porphyry (crushed stone) • GK4 (EI-S) gravel with high sandstone content Pore structure analysis was carried out both on single grains using comparative 3D-CT and BET tests, and on grain samples of individual grain fractions (excluding the 16/22 mm fraction) using water absorption and BET. A software tool for visualizing and quantifying the externally accessible surfaces of single grains was developed, tested and successfully applied. This enabled us, among other things, to prove that single broken grains of greywacke and rhyolite have a much smaller externally accessible surface than grains of gravel of the same aggregate fraction. Due to the 3D-CT’s limited spatial resolution of 11 to 16.5 μm, BET was used to determine a two to three powers of ten higher specific surface. In relation to the porosity tests of the grain samples, it should be noted that in some cases, counterdirectional trends between open porosity and specific surface were determined. This is of central importance in relation to the SiO2 and Al2O3 dissolved from the aggregate in the solubility tests in 1 M KOH with defined addition of NaCl. The solubility tests on the grain samples of specific fractions showed that the gradual increase of the NaCl content in the eluate from 0 to 10 M.-% resulted in increased SiO2 solubility and reduced leaching of Al2O3. It was striking in this context that the solubility of Al2O3 in GK4 with no or little addition of NaCl gives by far the highest values. The additional solubility tests carried out on single grains, that were previously subjected to CT testing, in 1 M KOH solution with 1 M.-% added NaCl showed that in the types of aggregate examined, a correlation between the SiO2 and Al2O3 in eluate and the absolute BET surface is only occasionally demonstrable. This is probably due to the fact that solubility behavior is decisively influenced by other parameters in addition to the surface (e.g. by the mineralogical composition of individual grains). The concrete tests according to ARS 04/2013 carried out parallel to the solubility tests showed that GK4’s alkali sensitivity in both concrete tests with added alkali must be evaluated differently. For example, independent of the prescribed pessimal road surface concrete formula, GK4 can only be classified as alkali sensitive under cyclic storage. However petrographic microscopy could not confirm the findings of very marked ASR in GK4. The same applies to the evaluation of alkali sensitivity in GK2 with the concrete tests according to the German Committee for Structural Concrete (DAfStb)’s Alkali Guidelines. In this case too, GK2 should not be classified as alkali sensitive in 60 °C concrete testing, but only in 40 °C concrete testing. The LIBS analyses carried out on the vertical cross-section of the test specimens after the various concrete tests showed that almost equally high sodium and chloride levels were found in the core area after the 60 °C concrete prism test with 10 % NaCl solution and after cyclic storage with NaCl application. Contrary to expectations, the surfaces of samples after NaCl application showed a decrease in sodium and an increase in chloride. In the 40°C and 60°C concrete prism tests, sodium was depleted up to a maximum depth of approx. 30 mm and 20 mm respectively. Subsequent correlative observations between the findings of the 60°C concrete prism test with alkali application, and the solubility tests on the samples of specific grain fractions in 1 M KOH solution with defined NaCl addition, are very promising. In the case of exposed aggregate concrete, for example, the fraction-specific weighted excess SiO2 to in the eluate after 56 days with added 0.5 M.-% NaCl unrelated to the BET surface results in the same classification of the four aggregates examined as the expansions in the 60 °C concrete prism test with 3% NaCl solution. In addition, the expansions found in the 60 °C concrete prism test with 10% NaCl solution correlated with the weighted excess SiO2 in eluate with added 2 M.-% NaCl without relation to the BET surface. Only in the case of the concrete test in accordance with the Alkali Guidelines did the relationship of the excess SiO2 in the eluate to the BET surface prove to be productive. Due to the potential of the solubility test with added NaCl for the evaluation of alkali sensitivity of aggregates in road surface concrete, we recommend continuing with comparative tests between solubility tests of grain samples of the various fractions and the concrete tests in accordance with ARS O4/13 with the greatest possible number of aggregates and a precisely defined investigation scope. KW - LIBS KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Gesteinskörnung KW - Alkaliempfindlichkeit KW - 3D-CT KW - Tausalzeintrag PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:opus-bast-25832 UR - https://bast.opus.hbz-nrw.de/frontdoor/index/index/docId/2583 SN - 978-3-95606-648-1 SN - 0943-9323 VL - S 165 SP - 1 EP - 111 PB - Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG CY - Bremen AN - OPUS4-54755 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias A1 - Meyer, I. T1 - Bewertung der Innenhydrophobierung von Fahrbahndeckenbetonen als neuartige AKR-Vermeidungsstrategie T1 - Evaluation of internal water-repellent treatment of concrete pavements as a novel AAR preventive measure T2 - Forschung Straßenbau und Straßenverkehrstechnik N2 - Zur Nutzbarmachung grenzwertig alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen für Betonfahrbahndecken wurde basierend auf einer Literaturrecherche die Eignung von je einem Innenhydrophobierungsmittel auf der Basis eines Kalziumstearats (HM-A), eines Silan-Siloxan-Gemisches (HM-B) sowie eines der Vertraulichkeit unterliegenden Wirkstoffs (HM-C) für die neuartige AKR-Vermeidungsstrategie untersucht. Die Basis für die Eignungsuntersuchungen bildeten die Rezepturen im ARS 04/2013 für den OB (D>8)/UB sowie für den OB 0/8. Zur Herausarbeitung des Einflusses des Hydrophobierungsmittels auf die schädigende AKR fand in der groben Kornfraktionen ein alkaliempfindlicher Grauwackesplitt Anwendung. Aufgrund der unterschiedlichen Wechselwirkung zwischen dem LP-Bildner und dem Hydrophobierungsmittel wurde seine Dosierung beim HM-A reduziert sowie beim HM-B geringfügig und beim HM-C um ein Vielfaches erhöht. Ausgehend von den ausgewählten Rezepturen mit den unterschiedlichen Hydrophobierungsmitteln wurden bei den Untersuchungen u.a. folgende Erkenntnisse gewonnen: • Nachweis der Funktionalität aller drei Hydrophobierungsmittel im Festbeton durch signifikant reduzierte kapillare Aufnahme der Prüflösung. • Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalzwiderstands des OB (D>8)/UB bei Zugabe aller Hydrophobierungsmittel. • Verzicht auf den Einsatz des HM-A im OB (D>8)/UB aufgrund drastischer Verschlechterung der Verarbeitbarkeit des Frischbetons und hohem Festigkeitsverlust. • Verzicht auf den Einsatz des HM-B im OB (D>8)/UB aufgrund der Überschreitung des Dehnungsgrenzwerts nach dem 9. bzw. 10. Zyklus (mit bzw. ohne zyklischer Vorschädigung) und der einhergehenden starken Abwitterung bei der KWL mit NaCl-Lösung. • Nachweis nachhaltiger Verminderung schädigender AKR in beiden Betonarten mit HM-C in Klimawechsellagerung und 60°C-Betonversuch mit externer Alkalizufuhr, allerdings zu Lasten der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalz-Widerstands. Fazit: Bei geeigneter Wirkstoffauswahl hat die Innenhydrophobierung das Potenzial für die Nutzbarmachung grenzwertiger Gesteinskörnung. Ihre Überführung in die Praxis erfordert jedoch eine weitere ganzheitliche Optimierung der Baustoffperformance. Das schließt auch die Verifizierung gezielter betontechnologischer Maßnahmen zur Verminderung der Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalz-Widerstandes ein. N2 - In order to enable utilization of borderline-acceptable alkali-sensitive aggregates for concrete road pavements, the applicability of an internal hydrophobic treatment for a novel alkali-aggregate reaction (AAR) preventive measure was investigated. On the basis of a literature review, a calcium stearate (HM-A), a silane-siloxane emulsion (HM-B) and an active agent (HM-C), which is subject to confidentiality, were investigated. The mix designs from ARS 04/2013 for OB (D>8)/UB as well as for OB 0/8 formed the basis for the qualification tests. In order to shed light on the influence of the hydrophobic agent on the damaging AAR, alkali-sensitive greywacke chippings were used as the coarse grain aggregates. Due to the varying interaction between the air-entraining agent and the hydrophobic agent, the hydro-phobic agent dosage was reduced for HM-A, increased slightly for HM-B and increased many times over for HM-C. Based on the selected concrete mixes with the different hydrophobic agents the following findings were obtained: • Proof of the functionality of all three hydrophobic agents in hardened concrete by significantly reduced capillary absorption of the test solution. • Deterioration of the mechanical properties and the resistance to freeze-thaw with de-icing salt of the OB (D>8)/UB through the addition of all hydropho-bic agents. • The use of HM-A in OB (D>8)/UB should be avoided because of drastic deterioration of the workability of the fresh concrete and significant loss of strength. • The use of HM-B in OB (D>8)/UB was abandoned due to the exceeding of the expansion limit value from the 9th or 10th cycle onwards (with or without cyclical pre-damage) and the accompanying severe scaling during the cyclic climate storage test (CCST) with NaCl solution. • Proof of sustainable reduction of harmful AAR in both types of concrete with HM-C in CCST and 60°C concrete prism tests with external alkali supply. The disadvantage is deterioration of the mechanical properties and the resistance to freeze-thaw with de-icing salt. Conclusion: With a suitable selection of hydrophobic agent, internal waterrepellent treatment has the potential to enable utilization of borderline-acceptable alkali-sensitive aggregates. However, its transfer into practice re-quires a further holistic optimization of the building material performance. This includes the verification of specific concretetechnological measures to improve both, the mechanical properties and the resistance to freeze-thaw with de-icing salt. KW - Tausalzeintrag KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion PY - 2022 SN - 978-3-95606-643-6 SN - 0344-0788 VL - 1141 SP - 1 EP - 281 PB - Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG CY - Bremen AN - OPUS4-54757 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias T1 - Innenhydrophobierung - neuartige AKR-Vermeidungsstrategie bei Betonfahrbahndecken JF - Straße und Autobahn N2 - Um die zunehmenden AKR-Schäden an Betonfahrbahnen im deutschen Autobahnnetz zukünftig zu vermeiden, wurden mit dem ARS 04/2013 verbindliche Eignungsprüfungen zum Ausschluss alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen bei Neubau- und Erhaltungsmaßnahmen eingeführt. Dies führte zu einer deutlichen Reduzierung der geeigneten Gesteinskörnungen. Vor diesem Hintergrund soll durch die Zugabe eines Innenhydrophobierungsmittels während der Betonherstellung grenzwertig alkaliempfindliche Gesteinskörnung nutzbar gemacht werden. Die AKR-Vermeidungsstrategie basiert dabei auf der signifikanten Reduzierung des Eindringens von Wasser und Tausalzlösung in den Fahrbahndeckenbeton. In einem im Aufträge der BASt an der BAM durchgeführten Forschungsvorhaben wurde die Leistungsfähigkeit verschiedener Hydrophobierungsmittel für diesen Einsatzzweck grundhaft untersucht. In dem Beitrag wird exemplarisch die Leistungsfähigkeit eines geeigneten Hydrophobierungsmittels in einem Waschbeton mit einer sehr alkaliempfindlichen Grauwacke aufgezeigt. Das Spektrum der Laboruntersuchungen reicht dabei von AKR-Betonversuchen mit Alkalizufuhr sowie den aufbauend durchgeführten mikroskopischen Untersuchungen zur Bewertung des AKR-Schädigungspotenzials über die Analyse des Feuchte- und Tausalzeintrags bis zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalz-Widerstands. Abschließend wird der noch vorhandene Forschungsbedarf zur Überführung dieser neuen AKR-Vermeidungsstrategie in die Praxis aufgezeigt. N2 - In order to avoid the increasing ASR damage to concrete pavements in the German motorway network in the future, binding suitability tests for the exclusion of alkali-sensitive aggregates in new construction and maintenanee measures were introduced with ARS 04/2013. This led to a significant reduetion in the number of suitable aggregates. Against this background, borderline alkali-sensitive aggregates are to be made usable by adding an internal water repellent during concrete easting. The ASR avoidance strategy is based on the signifi-cant reduetion of the penetration of water and de-icing salt solution into the concrete pavement. In a research project carried out at BAM on behalf of the BASt, the performance of various hydrophobing agents for this application was thoroughly investigated. In this contribution, the performance of a suitable water repellent in an exposed aggregate concrete with a very alkali-sensitive greywacke is shown as an example. The spectrum of laboratory investigations ranges from ASR concrete tests with alkali supply and the microscopic investigations carried out to evaluate the ASR damage potential, to the analysis of the moisture and de-icing salt penetration, to the determination of the mechanical properties and the freeze-thaw resistance. Finally, the still existing need for research for the transfer of this new ASR prevention strategy into practice is shown. KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Innenhydrophobierung PY - 2021 SN - 0039-2162 IS - 9.2021 SP - 730 EP - 738 PB - Kirschbaum Verlag GmbH AN - OPUS4-54554 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias T1 - Innenhydrophobierung von Fahrbahndeckenbetonen als AKR-Vermeidungsstrategie N2 - An den vor allem vor 2006 errichteten Betonfahrbahndecken sind in den letzten Jahren vermehrt AKR-Schäden aufgetreten. Vor diesem Hintergrund wurde durch das BMVBS das ARS 04/2013 erlassen. Dieses wiederum sieht verbindlich im Vorfeld des Neubaus und der Erneuerung von Fahrbahndecken aus Beton im deutschen Bundesautobahnnetz einen Eignungsnachweis für die Gesteinskörnungen vor. Das hatte in den Folgejahren eine drastische Reduzierung der einsatzbaren Gesteinskörnungen zur Folge. Vor diesem Hintergrund wird in dem Beitrag die Leistungsfähigkeit der Innenhydrophobierung als neuartige AKR-Vermeidungsstrategie zur Nutzbarmachung grenzwertig alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen aufgezeigt. Dabei wird ein Einblick in die Ergebnisse zweier aufeinander aufbauender BASt-Forschungsvorhaben gegeben. Den Schwerpunkt bildet hierbei die Bewertung des Einflusses der Dosierung des Hydrophobierungsmittels auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften im Rahmen von Basisuntersuchungen im Labor. Aufbauend darauf wird das Prüfprogramm eines großmaßstäblichen Technikumsversuchs und der aktuelle Stand der Umsetzung aufgezeigt. T2 - 4. Forschungskolloquium Betonstraßenbau CY - Dresden, Germany DA - 19.01.2023 KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Betonfahrbahndecke KW - AKR-Vermeidung KW - Innenhydrophobierung PY - 2023 AN - OPUS4-56869 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Zerstörungsfreie Prüftechnik zur Untersuchung der strukturellen Substanz N2 - Im deutschen Bundesautobahnnetz treten vor allem an den vor 2005 errichteten Betonfahrbahndecken vermehrt Schäden auf, die mit einer AKR in Verbindung gebracht werden. Sie äußern sich zunächst in einer Dunkelfärbung in den Fugenbereichen der Betonfahrbahndecke. Oft wird diese Erscheinung von einer von der Fuge ausgehenden horizontalen Rissbildung parallel zur Fahrbahnoberfläche begleitet. Durch den Einsatz der NMR-Technik konnte erstmals zerstörungsfrei der erhöhte Feuchtegehalt in der Betonrandzone als Ursache für diese Erscheinung nachgewiesen werden. Zusätzlich durchgeführte Radaruntersuchungen und Darr-Wäge-Versuche zeigten, dass die erhöhte Durchfeuchtung in der Betonrandzone in der Regel den gesamten Fahrbahnquerschnitt erfasst. Weiterhin wurde aufgezeigt, dass vor allem die akustischen Verfahren eine zerstörungsfreie Detektion der von der Fuge ausgehenden lateralen Ausdehnung der oberen Rissebene in die Fahrbahnplatte ermöglichen. Im Gegensatz zum Impakt-Echo-Verfahren erlaubt das Ultraschall-Echo-Verfahren zusätzlich die Ermittlung der Tiefenlage der oberen Rissebene. Es wird eine weitere Ertüchtigung der akustischen Verfahren für die Strukturaufklärung in Betonfahrbahndecken angeregt. T2 - Forschungskolloquium Betonstraßenbau CY - Munich, Germany DA - 26.01.2017 KW - Baustoffe KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Radar KW - Ultraschall KW - Impakt-Echo KW - NMR KW - Betonfahrbahndecke PY - 2017 AN - OPUS4-39127 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - Millar, Steven A1 - Wilsch, Gerd T1 - Analyse des Tausalzeintrags in Fahrbahndeckenbetone mit neuartiger Prüftechnik T1 - Analysis of De-icing Salt in Concrete Pavement with a new type of Test Technology JF - Beton- und Stahlbetonbau N2 - In den letzten Jahren sind im deutschen Bundesautobahnnetz vermehrt AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken aufgetreten. Ursächlich hierfür ist die Verwendung alkaliempfindlicher Gesteinskörnung. Dies führt bei gleichzeitiger Anwesenheit von Wasser infolge der Exposition der Fahrbahndecke und des alkalischen Milieus durch den Einsatz alkalireicher Portlandzemente bei der Betonherstellung zu einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR). Zusätzlich wird der AKR-Schädigungsprozess in Betonfahrbahndecken durch den externen Tausalzeintrag (primär NaCl) im Winter begünstigt. Vor diesem Hintergrund kommt der Ermittlung des Tausalzeintrags in den Fahrbahndeckenbeton eine große Bedeutung zu. Die Analyse des Tausalzeintrags erfolgte bisher ausschließlich nasschemisch an gemahlenen Bohrkernsegmenten. Nachteilig sind hierbei der relativ hohe prüftechnische Aufwand und die eingeschränkte Ortsauflösung. Der alternative Einsatz von LIBS (Laser-induced breakdown spectroscopy) eröffnet in diesem Kontext neue Möglichkeiten. So wird in diesem Beitrag anhand von Bohrkernen aus einem repräsentativen AKR-geschädigten BAB-Abschnitt exemplarisch die Vorgehensweise bei der LIBS-Analyse zur Ermittlung der Na- und Cl-Verteilung an vertikalen Schnittflächen von Bohrkernen aufgezeigt. Da der Tausalzeintrag primär über den Zementstein erfolgt, wurde der verfälschende Na-Grundgehalt der Gesteinskörnung mittels eines Ausschlusskriteriums (Ca-Gehalt) eliminiert. Vergleichend durchgeführte Cl-Mappings mit Mikroröntgenfluoreszenzanalyse sowie nasschemische Analysen belegen die Güte der durchgeführten LIBS-Messungen. Allerdings bedarf es bei der quantitativen Ermittlung des Natriumgehaltes in der Betonfahrbahndecke noch weitergehender Untersuchungen. N2 - Analysis of the intrusion of de-icing salt into concrete pavements by a novel test method In recent years the German motorway network has seen an increase in the occurrence of damage in concrete pavements. This has been caused by the use of alkali-sensitive aggregates. Given the exposure of the concrete pavement to water and the alkaline environment caused by the use of Portland cement during concrete mixing, this environment can lead to an alkali-silica reaction (ASR) process. This ASR-damage process in concrete pavements is further exacerbated by the external application of de-icing salt in winter. Against this background, the evaluation of the intrusion of de-icing salt becomes of great importance. Until now, the analysis of the intrusion of de-icing salt was carried out in a wet-chemistry process on finely ground segments of drilling cores. The disadvantages of this method are the relatively arduous testing process and the limited depth resolution. The alternative application of LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) offers new possibilities in this context. In this paper, the procedure for the LIBS analysis of sodium and chloride distribution on vertical cut surfaces of drilling cores taken from representative ASR-damaged concrete pavements is presented. Because the intrusion of de-icing salt takes place primarily in the cement matrix, the distorting effect of the sodium content in the aggregates was eliminated by an exclusion criteria (namely, the calcium content). The comparable chloride mappings by micro X-ray fluorescence spectroscopy and wet-chemical analysis confirm the quality of the LIBS measurements. However, additional investigations are necessary for the quantitative analysis of sodium content in concrete pavements. KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Tausalz KW - LIBS KW - MRFA KW - Nasschemie KW - ZfP PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1002/best.201800033 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 113 IS - 9 SP - 656 EP - 666 PB - Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG CY - Berlin AN - OPUS4-46171 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - Kind, Thomas A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Wieland, M. T1 - Dunkelfärbung der Betonfahrbahndecke im AKR-Kontext - Ursachenanalyse mit innovativer Prüftechnik T1 - Dark Dyeing of the Concrete Pavement in the AKR Context: Root Cause Analysis with innovative Testing Technology JF - Beton- und Stahlbetonbau N2 - Die AKR-Schadensevolution von Betonfahrbahndecken ist in der Anfangsphase durch eine Dunkelfärbung der Oberfläche im Fugenbereich gekennzeichnet. Es wird vermutet, dass eine erhöhte Durchfeuchtung der Betonrandzone ursächlich für diese Erscheinung ist. Vor diesem Hintergrund wurde exemplarisch eine Fahrbahnplatte eines repräsentativen Bundesautobahnabschnitts systematisch mit verschiedenartiger zerstörungsfreier Prüftechnik vor Ort untersucht. Die Ergebnisse der zunächst erfolgten großflächigen Durchmusterung mit Radar zeigen, dass in den Bereichen mit einer Dunkelfärbung der Betonfahrbahndecke erhöhte Laufzeiten der Radarimpulse zwischen der Oberfläche und der Rückseite der Betonfahrbahndecke auftreten, was auf eine erhöhte integrale Durchfeuchtung der Betonfahrbahndecke schließen lässt. Vertiefend durchgeführte NMR-Feuchtemessungen in der Betonrandzone zeigen eine gute Korrelation zwischen erhöhtem Feuchtegehalt und der dunkel gefärbten Fahrbahnoberfläche. Die Ergebnisse beider zerstörungsfreien Prüfmethoden lassen den Schluss zu, dass die Betonfahrbahndecke in der Nähe des Fugenkreuzes eine höhere Durchfeuchtung als im Bereich der Querscheinfuge aufweist. Die geringste Durchfeuchtung besitzt die Betonfahrbahndecke in der Plattenmitte. Die mit den zerstörungsfreien Prüfverfahren ermittelten Befunde stimmen prinzipiell gut mit den punktuell mittels Darr-Wäge-Verfahren an Bohrmehlproben gewonnenen Ergebnissen überein. N2 - Darkening of the surface within alkali-silica reaction context - Root cause analysis with non-destructive measurement methods The damage evolution in concrete pavements due to alkali-silica reaction is characterized in the initial phase by a darkening of the surface along joint regions. It is generally assumed that an increased moisture content of the concrete boundary zone is responsible for this visual appearance. Against this background, a concrete pavement slab of a representative German motorway section was systematically investigated in-situ using different non-destructive measurement methods. The results of the high-resolution, planar radar showed an increased time of flight of the radar pulse between the pavement surface and the base of the concrete slab in the darkened areas. This indicated that the overall moisture content is increased near joints in the slab. Additional NMR moisture measurements in the concrete boundary zone confirmed the correlation between increased moisture content and the dark-colored surface of the concrete pavement. The results of both non-destructive measurement methods indicated that the moisture content near the intersection of two joints was higher than the moisture content near the area around the transverse joint. The lowest moisture content was measured in the center of the concrete pavement slab. The results obtained with the two non-destructive testing methods were in overall good agreement with moisture measurements of boring dust analyzed using the gravimetric method. KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Feuchtemessung KW - Radar KW - Nuclear Magnetic Resonance KW - ZfP PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1002/best.201800020 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 113 IS - 9 SP - 647 EP - 655 PB - Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG CY - Berlin AN - OPUS4-46173 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Krütt, Enno A1 - Meng, Birgit T1 - AKR unter kombinierten Einwirkungen - Rissbildungs- und Transportmechanismen T2 - 20. Internationale Baustofftagung Tagungsbericht N2 - Die vorstehend dargestellten Untersuchungen lassen sich wie folgt zusammenfassen: • Mit dem für die mechanische Vorschädigung entwickelten Versuchsstand und gewählten Prüfregime können die für die ermüdungsinduzierte Schadensevolution typische stabilisierende und stabile Phase in der auf Zug beanspruchten Betonrandzone gut abgebildet werden. So wurde dort zum Beispiel, ausgehend von dem hier gewählten praxisnahen Belastungsregime, mit Ultraschall in der Ruhephase durch das Trockenschwingen ein maximaler Abfall des relativen dynamischen E-Moduls von ca. 8 - 10 % ermittelt. • Mit aufbauenden kapillaren Aufsaugversuchen wurde gezeigt, dass die erzeugte Betondegradation zu einer moderaten Erhöhung der Aufnahme des Prüfmediums führt. • Zur Bewertung der Auswirkungen einer alleinigen Vorschädigung (Trockenschwingen) auf die schädigende AKR mittels Performance-Prüfung ist die Klimawechsellagerung aufgrund der einseitigen Tausalzbeaufschlagung am besten geeignet. Die hier ermittelten Dehnungsverläufe lassen auf einen moderaten Einfluss der mechanischen Vorschädigung auf die AKR schließen. • Die zusätzlich im Kontext der Nasschwingversuche durchgeführten 60°C Betonversuche zeigen, dass die zyklische Beanspruchung vor und nach dem Aufbringen der Tausalzlösung die schädigende AKR gleichfalls moderat erhöht. In derzeit laufenden ergänzenden Untersuchungen wird der separate Einfluss der ermüdungsinduzierten Rissbildung auf die schädigende AKR an homogen, stärker geschädigten Prüfkörpern mit einem hohen inneren AKR-Schädigungspotenzial im 60°C Betonversuch grundhaft analysiert. Zusätzlich wird gegenwärtig der Einfluss der degradierten Betonrandzone auf die Dehnungsverteilung an großformatigen Prüfkörpern über die Höhe im 40°C Betonversuch vertiefend für die makroskopische Modellierung untersucht. T2 - 20. Internationale Baustofftagung ibausil CY - Weimar, Germany DA - 12.09.2018 KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Tausalz KW - LIBS KW - MRFA KW - Nasschemie KW - ZfP PY - 2018 SN - 978-3-00-059950-7 SP - 1 EP - 13 AN - OPUS4-46174 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -