TY - CONF A1 - Krütt, Enno A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Wallau, Wilma A1 - Meng, Birgit T1 - Development of an automated 60 °C Concrete Prism Test N2 - ln most of the ASR-test procedures, the expansion of concrete or mortar specimens is used as an indicator to assess the ASR-potential of an aggregate or a specific concrete mix. For these tests, the specimens are stored in an ASR-provoking environment, where the reaction is accelerated by elevated temperature and humidity. To measure the length change, the storage must be interrupted for at least a few minutes. Düring the 60 °C Concrete Prism Test (60 °C-CPT), the specimens are cooled down to 20 °C for 24 hours, to ensure the same hygrothermal conditions for every measurement. This limits the number of measurements during the test period and may lead to additional effects, that probably influence the expansion development. With a recently developed device, it is possible to continuously monitor the expansion ofprisms without interrupting the ASR-provoking storage. Due to the dense database of this automated test, the results can contribute to a better understanding of the ASR-process. This study compares results of the automated and conventional 60 °C-CPT. Tests of different aggregates showed, that the results of the automated and conventional test are consistent, but the expansions during the conventional test are generally higher. Preliminary results led to the conclusion, that the cooling for the measurements leads to additional expansions. Therefore, a modified threshold should be discussed for the automated 60 °C-CPT. T2 - 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete CY - Lisboa, Portugal DA - 31.05.2022 KW - 60 °C-CPT KW - ASR expansion monitoring KW - Automated testing PY - 2021 SN - 978-972-49-2315-4 VL - 1 SP - 789 EP - 799 AN - OPUS4-54553 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krütt, Enno A1 - Weise, Frank A1 - Meng, Birgit T1 - Fatigue-induced degradation in pavement concrete and its effect on alkali-silica reaction N2 - In recent years the German motorway network has seen an increase in the occurrence of damage to concrete road surfaces that can be attributed to the alkali-silica reaction (ASR). The effects of mechanically-induced damage resulting from cyclic traffic and climatic loading have previously not been taken into consideration while developing ASR test procedures. Therefore this contribution investigates the influence of fatigue mechanical loading on the ASR. T2 - SLD 4 CY - Delft, The Netherlands DA - 26.08.2018 KW - Fatigue KW - Pavement KW - ASR PY - 2018 AN - OPUS4-45729 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 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 - JOUR A1 - Krütt, Enno A1 - Wallau, Wilma A1 - Meng, Birgit A1 - Greim, M. A1 - Pirskawetz, Stephan T1 - Automatisierte AKR-Prüfung im 60 °C-Betonversuch T1 - Automated ASR Concrete Prism Testing at 60 degrees C N2 - Der 60 °C-Betonversuch ist eine in Deutschland und international verbreitete Methode um die Empfindlichkeit von Gesteinskörnungen und Betonen hinsichtlich einer Alkali-Kieselsäure Reaktion (AKR) zu prüfen. Dieser Beitrag stellt eine neuentwickelte automatisierte Variante der Prüfmethode in einem Minireaktor vor. Dabei werden die Dehnungen von Betonprismen nicht, wie beim konventionellen Test manuell, sondern automatisch in entsprechend ausgerüsteten Prüfbehältern gemessen. Neben einer Reduzierung des Messaufwands bringt die automatisierte Prüfung im Minireaktor weitere Vorteile. Die Dehnungssignale werden, anders als bei der konventionellen Messung, quasi-kontinuierlich aufgezeichnet und bilden das Expansionsverhalten der Prismen detailliert ab. Außerdem bleiben Unterbrechungen der AKR-provozierenden Lagerung aus, die bei der konventionellen Prüfung notwendig sind. Im Beitrag werden die automatisierte und konventionelle Prüfung anhand der Dehnungen von Prismen zweier Gesteinskörnungen verglichen. In Übereinstimmung mit vorhergehenden Untersuchungen sind im Minireaktor gemessene Dehnungen systematisch kleiner als manuell gemessene. Als mögliche Ursache werden Unterschiede im Auslaugverhalten experimentell untersucht. Zur Überprüfung der Einstufung der zwei Gesteinskörnungen erfolgen außerdem Referenzprüfungen in der Nebelkammerlagerung bei 40 °C. N2 - The Concrete Prism Test at 60 °C (60 °C-CPT) is a common method to evaluate the susceptibility of concrete and aggregates to the Alkali-Silica Reaction (ASR). This paper presents a new device for an automated version of the 60 °C-CPT. The system monitors the expansion of concrete prism automatically. Compared to the conventional test method, effort and time consumption are notably reduced. The nearly continuous recording of expansion signals allows for studying of ASR-mechanisms in more detail than the conventional test. In addition, the interruptions of ASR-provoking storage, necessary for manual measurements, are avoided. The presented study compares results of conventional and automated testing of two types of aggregate. In accordance with previous findings, continuously stored prisms generally expand less than the conventionally tested prisms. To find a possible explanation, differences in leaching of alkali from the concrete prisms were quantified. For verifying the alkali-reactivity of the two aggregates, they were also classified in the fog chamber test at 40 °C, the German reference method. KW - Baustoffe KW - AKR KW - 60 °C-Betonversuch KW - Automatische Dehnungsmessung KW - Auslaugung KW - Building Materials KW - ASR KW - Concrete Prism Test at 60 °C KW - Automated expansion measurement KW - Leaching of alkalis PY - 2019 DO - https://doi.org/10.1002/best.201900040 SN - 1437-1006 SN - 0005-9900 VL - 114. Jahrgang IS - 12 SP - 911 EP - 918 PB - Ernst & Sohn AN - OPUS4-50062 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Krütt, Enno A1 - Weise, Frank A1 - Meng, Birgit T1 - Einfluss einer druckschwellinduzierten Degradation von Fahrbahndeckenbeton auf die schädigende AKR T1 - Influence of cyclic compressive loading induced degradation of road pavement concrete on harmful AAR N2 - In den letzten Jahren sind im deutschen Bundesautobahnnetz verstärkt Schäden an vor 2005 errichteten Betonfahrbahndecken aufgetreten, die mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht werden. Neben dem AKR-fördernden Einfluss von alkalihaltigen Taumitteln werden Fahrbahndecken zyklischen mechanischen Belastungen infolge des Verkehrs und Zwangsspannungen durch klimatische Einwirkungen ausgesetzt. Solche mechanischen Belastungen werden bisher in keinem AKR-Prüfverfahren berücksichtigt. Die zyklischen Belastungen können zu einer Degradation des Betongefüges führen, die ggf. einen AKR-fördernden Einfluss hat. Dieser Beitrag stellt Untersuchungen vor, die zur Beantwortung der Frage nach dem Einfluss einer zyklischen mechanischen Belastung auf den AKR-Schadensprozess beitragen. Dabei wird der Hypothese nachgegangen, dass die ermüdungsinduzierte Degradation zu einer Erhöhung des Stofftransports führt. Dieser hat einen Einfluss auf die AKR-Schadensentwicklung, da die Reaktionspartner zunächst zum Reaktionsort transportiert werden müssen. Daher wird angenommen, dass sich mit dem Stofftransport auch die AKR-Schädigung verstärkt. Es werden Betonproben aus typischen Fahrbahndeckenbetonen einer vorgeschalteten zyklischen Druckschwellbelastung ausgesetzt. Die Degradation infolge der Vorbelastung wird simultan mittels ZfP-Verfahren charakterisiert. Anschließend werden die Auswirkungen der zyklischen Vorschädigung auf den Stofftransport sowie auf die AKR vergleichend an Prüfkörpern ohne und mit Vorschädigung untersucht. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die zyklische Vorschädigung sowohl den Stofftransport als auch die AKR fördert. N2 - In recent years the German motorway network has seen an increase in the occurrence of damage to concrete road surfaces built before 2005, which can be attributed to the alkali-silica reaction (ASR). In addition to exposure to ASR-stimulating alkalirich deicing-agents, road surfaces are also subjected to cyclical mechanical loading resulting from traffic and induced stresses due to climatic impact. Such mechanical loadings are not considered in any of the previously developed ASR testing procedures. This cyclical loading could, however, lead to a degradation of the concrete microstructure and, in turn, stimulate the ASR-process. This article presents investigations that contribute to answering the question of whether a mechanically induced degradation influences the ASR-process. The hypothesis that the mechanically induced degradation leads to an increase in mass transport is examined. The mass transport is important for the ASR process because the reactants need to be transported to the reaction location before the reaction can take place. Therefore, it is assumed that increased mass Transport also leads to increased ASR damage. Concrete specimens made of typical pavement concretes are subjected to a predamaging cyclic compressive loading. The degradation is characterized simultaneously during the pre-damaging process using non-destructive testing (NDT) techniques. Then the effects of the cyclical pre-damage on the mass transport as well as on the ASR are determined by comparing results from test specimens with and without pre-damage. The results lead to the conclusion that the cyclical pre-damage increases both the mass transport and the ASR. KW - Stofftransport KW - Betonfahrbahndecken KW - AKR KW - Zyklische Belastung KW - Degradation PY - 2020 DO - https://doi.org/10.1002/best.202000017 SN - 0005-9900 VL - 115 IS - 10 SP - 779 EP - 788 PB - Wilhelm Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-51561 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Meng, Birgit A1 - Weise, Frank A1 - Voland, K. A1 - Krütt, Enno T1 - Ermüdungsbedingte Degradation und ihre Auswirkungen auf den Stofftransport in Fahrbahndeckenbeton N2 - Im Rahmen des Beitrags soll aufgezeigt werden, welchen Einfluss eine mechanisch induzierte Vorschädigung (Ermüdungsbeanspruchung) auf den Ablauf und die Intensität des AKR-Schädigungsprozesses hat. Dies erfordert eine ausführliche Beschreibung der vielfältigen interagierenden Schädigungs- und Transportprozesse und aufbauend eine enge Verknüpfung von Experimenten mit einer mehrskaligen Modellierung. Die experimentelle Basis bildete die mechanische Vorschädigung (Ermüdungsbeansprochung) großformatiger Balken aus einem Fahrbahndeckenbeton bei Einsatz alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen. Aus diesen großformatigen Balken wurden nach erfolgter Ermüdungsbeanspruchung kleinformatige Probekörper gewonnen. An diesen wurde detailliert untersucht wie sich die mechanische Vorschädigung auf das Betongefüge und die daraus resultierenden Transport- und Schädigungsprozesse auswirkt. Von der mechanisch induzierten Vorschädigung bis zum AKR Schädigungsprozess sollten in diesem Kontext die Rissbildungsprozesse und der interagierende Eintrag bzw. die Auslaugung der Alkalien ganzheitlich betrachtet werden. Der Beitrag fokussiert auf die Charakterisierung der infolge der mechanischen Vorschädigung induzierten Rissbildungsprozesse. Ferner wird detailliert auf die Auswirkungen der mechanischen Rissbildung auf den Stofftransport eingegangen. KW - Baustoffe KW - Beton KW - Dauerhaftigkeit KW - Ermüdung KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - AKR PY - 2017 SN - 978-3-00-056692-9 SP - 416 EP - 427 CY - Bochum AN - OPUS4-42970 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krütt, Enno T1 - Degradation of pavement concrete under cyclic loading and the effect on moisture transport N2 - In Germany the damages on concrete motorways have increased during the past 15 years. This led often to a reduction of service life from 30 to 10 years. In spite of comprehensive research the reasons for these damages have not been clarified yet. But it is known that in this context the ASR plays a decisive role. Against this background ASR performance tests have been developed. However, these tests do not take into account the effects of mechanical loading due to cyclic traffic and climatic impact. Therefore in Germany the ASR research group 1498 was founded. The research group consists of three experimentally- and two multi-scale modelling oriented subprojects, which are working closely together. Selected findings of BAM’s experimental subproject SP4 are content of this contribution. The aim was to investigate the impact of a cyclic mechanical pre-damage on moisture transport. The pre-damaging was carried out on large-format beams using a cyclic four point bending test with a total number of 5 million load cycles. Thereby the damage process was monitored by using different NDT-techniques. After the mechanical pre-damaging, smallsized specimens were taken from loaded as well as unloaded areas of the large format beams. Absorption tests were carried out on these specimens using water and NaCl solution. Thereby moisture distribution was measured with Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and Time Domain Reflectometry (TDR). Additionally, moisture suction was quantified integrally by means of gravimetric measurements. The analysis of the first test data shows that the mechanical loading influences the moisture transport. T2 - PhD-Symposium: Alkali-Silica Reaction in concrete structures - cyclic loading, fluid transport and modelling CY - Bochum, Germany DA - 05.10.2016 KW - Building Materials KW - AKR KW - Fatigue PY - 2016 AN - OPUS4-40166 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krütt, Enno ED - Breit, W. ED - Kurz, W. ED - Pahn, M. ED - Sadegh-Azar, H. ED - Schnell, J. ED - Thiele, C. T1 - Ermüdungsbedingte Degradation von Fahrbahnbeton - Einfluss auf den Stofftransport N2 - In den letzten 15 Jahren hat im deutschen Autobahnnetz die Anzahl von Schäden an Betonfahrbahnen, die vor 2005 er-richtet wurden zugenommen. Dies führt oft zu einer Vermin-derung der Lebensdauer von 30 auf 10 bis 15 Jahre. Trotz umfassender Untersuchungen wurde die Ursache bis jetzt nicht eindeutig geklärt, jedoch scheint die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) hierbei eine Rolle zu spielen. Vor diesem Hintergrund wurden AKR-Performance-Tests entwickelt, die jedoch die mechanischen Einwirkungen aus Klima und Ver-kehr nicht berücksichtigen. Aus diesem Grund wurde eine AKR-Forschergruppe von der Deutschen Forschungsgemein-schaft ins Leben gerufen, welche sich experimentell und auf Simulationsebene mit diesem Thema befasst. Inhalt dieses Beitrages sind ausgewählte Ergebnisse des an der BAM bear-beiteten experimentellen Projektteils, welche in eine auf die Auswirkung einer mechanischen Degradation fokussierte Promotionsarbeit einfließen. Ziel der ausgewählten Untersuchung ist es, den Einfluss einer mechanisch induzierten Betondegradation auf den Stofftrans-port herauszuarbeiten. Hierzu wird ein großformatiger Balken einem zyklischen Vier-Punkt Biegezugversuch mit einer Anzahl von 5 Mio. Lastwechseln unterzogen. Während des Versuches findet ein Schadensmonitoring mit verschiedenen zerstörungsfreien Prüftechniken statt. Hierzu zählen Deh-nungsmessungen, Schallemissionsanalyse und Ultraschall-messungen (vgl. Bild 1). Nach dem zyklischen Belastungs-versuch werden kleinformatige Probekörper aus dem belasteten Balken entnommen. Als Referenz dienen unbelas-tete Probekörper aus der gleichen Herstellungscharge. Die Oberflächen der entnommenen Probekörper werden in einem kapillaren Saugversuch zum einen mit deionisiertem Wasser und zum anderen mit einer 3,6 %igen NaCl-Lösung beauf-schlagt. Während der Saugversuche dienen verschiedene zerstörungsfreie bzw. -arme Messmethoden dazu, die Feuch-teaufnahme bzw. -verteilung in den Probekörpern zu messen. Hierzu gehören neben der Gravimetrie die Messung mit NMR (Nuclear-Magnetic-Resonance) sowie TDR (Time-Domain-Reflectometry). Nach den Saugversuchen wird die Na- und Cl-Verteilung an den mit NaCl-Lösung beaufschlagten Pro-bekörpern zerstörend mittels LIBS (Laser-Induced-Breakdown-Spectroscopy) ermittelt. Erste Ergebnisse zeigen, dass die zyklische Ermüdungsdegradation den Stofftransport tendenziell verstärkt (vgl. Bild 2). T2 - 5. DAfStb-Jahrestagung mit 58. Forschungskolloquium CY - Kaiserslautern, Germany DA - 20.09.2017 KW - Baustoffe KW - Ermüdung KW - AKR PY - 2017 SN - 978-3-00-057267-8 VL - Band 1 SP - 56 EP - 67 AN - OPUS4-42567 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krütt, Enno T1 - Ermüdungsbedingte Degradation von Fahrbahnbeton - Einfluss auf den Stofftransport N2 - In den letzten 15 Jahren hat im deutschen Autobahnnetz die Anzahl von Schäden an Betonfahrbahnen, die vor 2005 er-richtet wurden zugenommen. Dies führt oft zu einer Vermin-derung der Lebensdauer von 30 auf 10 bis 15 Jahre. Trotz umfassender Untersuchungen wurde die Ursache bis jetzt nicht eindeutig geklärt, jedoch scheint die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) hierbei eine Rolle zu spielen. Vor diesem Hintergrund wurden AKR-Performance-Tests entwickelt, die jedoch die mechanischen Einwirkungen aus Klima und Ver-kehr nicht berücksichtigen. Aus diesem Grund wurde eine AKR-Forschergruppe von der Deutschen Forschungsgemein-schaft ins Leben gerufen, welche sich experimentell und auf Simulationsebene mit diesem Thema befasst. Inhalt dieses Beitrages sind ausgewählte Ergebnisse des an der BAM bear-beiteten experimentellen Projektteils, welche in eine auf die Auswirkung einer mechanischen Degradation fokussierte Promotionsarbeit einfließen. Ziel der ausgewählten Untersuchung ist es, den Einfluss einer mechanisch induzierten Betondegradation auf den Stofftrans-port herauszuarbeiten. Hierzu wird ein großformatiger Balken einem zyklischen Vier-Punkt Biegezugversuch mit einer Anzahl von 5 Mio. Lastwechseln unterzogen. Während des Versuches findet ein Schadensmonitoring mit verschiedenen zerstörungsfreien Prüftechniken statt. Hierzu zählen Deh-nungsmessungen, Schallemissionsanalyse und Ultraschall-messungen (vgl. Bild 1). Nach dem zyklischen Belastungs-versuch werden kleinformatige Probekörper aus dem belasteten Balken entnommen. Als Referenz dienen unbelas-tete Probekörper aus der gleichen Herstellungscharge. Die Oberflächen der entnommenen Probekörper werden in einem kapillaren Saugversuch zum einen mit deionisiertem Wasser und zum anderen mit einer 3,6 %igen NaCl-Lösung beauf-schlagt. Während der Saugversuche dienen verschiedene zerstörungsfreie bzw. -arme Messmethoden dazu, die Feuch-teaufnahme bzw. -verteilung in den Probekörpern zu messen. Hierzu gehören neben der Gravimetrie die Messung mit NMR (Nuclear-Magnetic-Resonance) sowie TDR (Time-Domain-Reflectometry). Nach den Saugversuchen wird die Na- und Cl-Verteilung an den mit NaCl-Lösung beaufschlagten Pro-bekörpern zerstörend mittels LIBS (Laser-Induced-Breakdown-Spectroscopy) ermittelt. Erste Ergebnisse zeigen, dass die zyklische Ermüdungsdegradation den Stofftransport tendenziell verstärkt (vgl. Bild 2). T2 - 5. DAfStb-Jahrestagung mit 58. Forschungskolloquium CY - Kaiserslautern, Germany DA - 20.09.2017 KW - Baustoffe KW - Ermüdung KW - AKR PY - 2017 AN - OPUS4-42568 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krütt, Enno A1 - Weise, Frank A1 - Meng, Birgit T1 - Ermüdungsbedingte Degradation von Fahrbahndeckenbeton - Einfluss auf den Stofftransport - N2 - In den letzten 15 Jahren hat im deutschen Autobahnnetz die Anzahl von Schäden an Betonfahrbahnen, die vor 2005 er-richtet wurden zugenommen. Dies führt oft zu einer Vermin-derung der Lebensdauer von 30 auf 10 bis 15 Jahre. Trotz umfassender Untersuchungen wurde die Ursache bis jetzt nicht eindeutig geklärt, jedoch scheint die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) hierbei eine Rolle zu spielen. Vor diesem Hintergrund wurden AKR-Performance-Tests entwickelt, die jedoch die mechanischen Einwirkungen aus Klima und Ver-kehr nicht berücksichtigen. Aus diesem Grund wurde eine AKR-Forschergruppe von der Deutschen Forschungsgemein-schaft ins Leben gerufen, welche sich experimentell und auf Simulationsebene mit diesem Thema befasst. Inhalt dieses Beitrages sind ausgewählte Ergebnisse des an der BAM bear-beiteten experimentellen Projektteils, welche in eine auf die Auswirkung einer mechanischen Degradation fokussierte Promotionsarbeit einfließen. T2 - DFG Workshop CY - Karlsruhe, Germany DA - 15.03.2017 KW - Fatigue KW - Pavement KW - ASR PY - 2017 AN - OPUS4-45975 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krütt, Enno A1 - Wallau, Wilma A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Meng, Birgit T1 - Online monitoring of the expansion of ASR-affected concrete prisms implemented to the accelerated concrete prism test at 60 °C N2 - The susceptibility of concrete structures due to alkali–silica reaction (ASR) can be assessed by means of ASR concrete prism testing at 60 °C, according to RILEM AAR 4.1. There, expansion of concrete prisms indicates alkali-reactivity of the examined concrete mix. This work applies in situ expansion measurement to accelerated concrete prism testing. Automated measuring facilitates both storage without the usually necessary interruptions for manual measurement and acquisition of quasi-continuous expansion data. A comparative experimental programme showed that conventional testing resulted in stronger expansion and leaching of alkalis than automated testing. Experimental simulation of interruptions, typically associated with manual measurements in conventional testing, could prove the influence of these cooling–heating cycles. Auxiliary measurement of acoustic emissions and ultrasonic velocity helped characterising mechanisms such as hydration and cracking, which also influence prism expansion. The proposed modification of the measurement procedure provides an extended basis to analyse expansion mechanisms. T2 - 10th Meeting of RILEM TC 258-AAA CY - Zurich, Switzerland DA - 01.11.2018 KW - ASR KW - Expansion Measurement PY - 2018 AN - OPUS4-46480 LA - eng 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 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 - Krütt, Enno T1 - Ermüdungsbedingte Degradation von Fahrbahnbeton - Einfluss auf den Stofftransport T1 - Fatigue-induced degradation of deck concrete influence on the material transport N2 - In den letzten 15 Jahren hat im deutschen Autobahnnetz die Anzahl von Schäden an Betonfahrbahnen, die vor 2005 er-richtet wurden zugenommen. Dies führt oft zu einer Vermin-derung der Lebensdauer von 30 auf 10 bis 15 Jahre. Trotz umfassender Untersuchungen wurde die Ursache bis jetzt nicht eindeutig geklärt, jedoch scheint die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) hierbei eine Rolle zu spielen. Vor diesem Hintergrund wurden AKR-Performance-Tests entwickelt, die jedoch die mechanischen Einwirkungen aus Klima und Ver-kehr nicht berücksichtigen. Aus diesem Grund wurde eine AKR-Forschergruppe von der Deutschen Forschungsgemein-schaft ins Leben gerufen, welche sich experimentell und auf Simulationsebene mit diesem Thema befasst. Inhalt dieses Beitrages sind ausgewählte Ergebnisse des an der BAM bear-beiteten experimentellen Projektteils, welche in eine auf die Auswirkung einer mechanischen Degradation fokussierte Promotionsarbeit einfließen. Ziel der ausgewählten Untersuchung ist es, den Einfluss einer mechanisch induzierten Betondegradation auf den Stofftrans-port herauszuarbeiten. Hierzu wird ein großformatiger Balken einem zyklischen Vier-Punkt Biegezugversuch mit einer Anzahl von 5 Mio. Lastwechseln unterzogen. Während des Versuches findet ein Schadensmonitoring mit verschiedenen zerstörungsfreien Prüftechniken statt. Hierzu zählen Deh-nungsmessungen, Schallemissionsanalyse und Ultraschall-messungen. Nach dem zyklischen Belastungs-versuch werden kleinformatige Probekörper aus dem belasteten Balken entnommen. Als Referenz dienen unbelas-tete Probekörper aus der gleichen Herstellungscharge. Die Oberflächen der entnommenen Probekörper werden in einem kapillaren Saugversuch zum einen mit deionisiertem Wasser und zum anderen mit einer 3,6 %igen NaCl-Lösung beauf-schlagt. Während der Saugversuche dienen verschiedene zerstörungsfreie bzw. -arme Messmethoden dazu, die Feuch-teaufnahme bzw. -verteilung in den Probekörpern zu messen. Hierzu gehören neben der Gravimetrie die Messung mit NMR (Nuclear-Magnetic-Resonance) sowie TDR (Time-Domain-Reflectometry). Nach den Saugversuchen wird die Na- und Cl-Verteilung an den mit NaCl-Lösung beaufschlagten Pro-bekörpern zerstörend mittels LIBS (Laser-Induced-Breakdown-Spectroscopy) ermittelt. Erste Ergebnisse zeigen, dass die zyklische Ermüdungsdegradation den Stofftransport tendenziell verstärkt. KW - Degradation KW - Stofftransport KW - Fahrbahnbeton PY - 2017 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 112 IS - 7 SP - 458 EP - 458 AN - OPUS4-41097 LA - deu 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 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 - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Krütt, Enno A1 - Meng, Birgit T1 - AKR unter kombinierten Einwirkungen - Rissbildungs- und Transportmechanismen 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 - TY - CONF A1 - Krütt, Enno A1 - Weise, Frank A1 - Meng, Birgit ED - Ye, G. ED - Yuan, Y. ED - Romero Rodriguez, C. ED - Zhang, H. ED - Savija, B. T1 - Fatigue induced degradation in pavement concrete and its effect on the alkali-silica reaction N2 - In recent years the German motorway network has seen an increase in the occurrence of damage to concrete road surfaces that can be attributed to the alkali-silica reaction (ASR). In view of the often drastically reduced service life of road surfaces due to ASR, research activity in this field has notably increased. Alongside preventative measures in concrete technology i.e. the usage of low-alkali cements, the main research focus up to now has been on the development of performance-oriented testing procedures for ASR prevention. The effects of mechanicallyinduced damage resulting from cyclic traffic and climatic loading have previously not been taken into consideration. The assessment of the myriad degradation and transport processes necessary for an understanding of these effects requires close interaction between experiments and corresponding multi-scale models. This contribution is focused on the experiments utilizing innovative testing techniques. The research is founded on a series of fatigue tests performed on large-scale beams with simultaneous tracking of the degradation process using non-destructive evaluation methods. Subsequently, smaller test specimens were extracted from the predamaged beams for further experiments. These experiments included investigation of the influence of fatigue-induced cracks on moisture and alkali transport. Subsequent storage of the small-scale test specimens, with and without cyclic pre-damage, in an ASR-conducive environment then provided initial findings on the influence of fatigue-induced degradation on the ASR. The results show that the degradation process can be well observed with the test Setup developed for the fatigue experiments. Further, a small but noticeable increase of mass Transport due to fatigue-induced degradation was measured, which correspondingly indicated an increased ASR damage potential. T2 - 4th International Conference on Service Life Design for Infrastructures (SLD4) CY - Delft, The Netherlands DA - 27.08.2018 KW - Fatigue KW - Pavement KW - ASR KW - Concrete PY - 2018 SN - 978-2-35158-213-8 SP - 112 EP - 121 PB - RILEM Publication S.A.R.L. CY - Paris, France AN - OPUS4-46197 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krütt, Enno A1 - Weise, Frank A1 - Meng, Birgit T1 - Fatigue induced degradation in pavement concrete and its effect on the alkali-silica-reaction N2 - In recent years the German motorway network has seen an increase in the occurrence of damage to concrete road surfaces that can be attributed to the alkali-silica reaction (ASR). In view of the often drastically reduced service life of road surfaces due to ASR, research activity in this field has notably increased. Alongside preventative measures in concrete technology i.e. the usage of low-alkali cements, the main research focus up to now has been on the development of performance-oriented testing procedures for ASR prevention. The effects of mechanicallyinduced damage resulting from cyclic traffic and climatic loading have previously not been taken into consideration. The assessment of the myriad degradation and transport processes necessary for an understanding of these effects requires close interaction between experiments and corresponding multi-scale models. This contribution is focused on the experiments utilizing innovative testing techniques. The research is founded on a series of fatigue tests performed on large-scale beams with simultaneous tracking of the degradation process using non-destructive evaluation methods. Subsequently, smaller test specimens were extracted from the predamaged beams for further experiments. These experiments included investigation of the influence of fatigue-induced cracks on moisture and alkali transport. Subsequent storage of the small-scale test specimens, with and without cyclic pre-damage, in an ASR-conducive environment then provided initial findings on the influence of fatigue-induced degradation on the ASR. The results show that the degradation process can be well observed with the test Setup developed for the fatigue experiments. Further, a small but noticeable increase of mass Transport due to fatigue-induced degradation was measured, which correspondingly indicated an increased ASR damage potential. T2 - 4th International Conference on Service Life Design for Infrastructures (SLD4) CY - Delft, The Netherlands DA - 27.08.2018 KW - Fatigue KW - Pavement KW - ASR KW - Concrete PY - 2018 AN - OPUS4-46199 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -