TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Kühnel, Alena A1 - Fladt, Matthias A1 - Stelzner, Ludwig ED - Rogge, Andreas ED - Meng, Birgit T1 - Dauerhaftigkeit von Betonfahrbahndecken im deutschen Bundesautobahnnetz N2 - Die Dauerhaftigkeit der Betondecke und deren Oberflächentexturierung bestimmen maßgebend das Ge-brauchsverhalten von Betonfahrbahnen. Der Beitrag zeigt die Leistungsfähigkeit der Innenhydrophobierung als neuartige AKR-Vermeidungsstrategie zur Sicherstellung der geplanten, normativen Nutzungsdauer, auch unter Verwendung grenzwertig alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen, auf. Zusätzlich wird eine neuartige Prüfmethodik zur in situ Verfolgung der 3D-Texturveränderungen auf einem erneuerten BAB-Abschnitt mit Grindingtextur vorgestellt. Diese beeinflussen maßgebend die Griffigkeit und die Reifen-Fahrbahn-Geräusche. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Betonfahrbahnen KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Innenhydrophobierung PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-613184 SN - 978-3-9818564-7-7 SP - 232 EP - 243 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-61318 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 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 - 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 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 - von Werder, Julia A1 - Manninger, Tanja A1 - Maier, Bärbel A1 - Fladt, Matthias A1 - Simon, Sebastian A1 - Gardei, Andre A1 - Höhnel, Desirée A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Meng, Birgit T1 - A multiscale and multimethod approach to assess and mitigate concrete damage due to alkali-silica reaction N2 - Alkali-silica reaction (ASR) is a chemical reaction within concrete which can lead over time to cracking and spalling. Due to the complexity of the problem, it still causes damage to concrete constructions worldwide. The publication aims to illustrate the interdisciplinary research of the German Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) within the last 20 years, considering all aspects of ASR topics from the macro to the micro level. First, methods for characterization and assessment of ASR risks and reaction products used at BAM are explained and classified in the international context. Subsequently the added value of the research approach by combining different, preferably nondestructive, methods across all scales is explained using specific examples from a variety of research projects. Aspects covered range from the development of new test-setups to assess aggregate reactivity, to analysis of microstructure and reaction products using microscopical, spectroscopical and X-ray methods, to the development of a testing methodology for existing concrete pavements including in-depth analysis of the visual damage indicator and the de-icing salt input using innovative testing techniques. Finally, research regarding a novel avoidance strategy that makes use of internal hydrophobization of the concrete mix is presented. KW - Mitigation strategies KW - Concrete KW - Damage analysis KW - Alkali silica reaction KW - Road pavement KW - Accelerated testing KW - Non-destructive testing KW - Microstructure PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:101:1-2022052515100075090235 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202101346 SN - 1527-2648 VL - 24 IS - 6 SP - 1 EP - 36 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-54951 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias A1 - Wieland, M. T1 - Internal water-repellent treatment - a novel strategy for mitigating alkali-aggregate reaction in concrete pavements N2 - To prevent future alkali-aggregate reaction (AAR) damage, which has occurred frequently in the Germanhighway network in recent years, a new regulation has been drafted. This regulation severely limits the use of alkali-sensitive aggregates by requiring that their suitability be verified by certified inspectors using newly developed AAR concrete tests that involve the external supply of alkali. This has led to a significant limitation in the number of aggregates usable for concrete pavements. A novel AAR avoidance strategy is now being pursued, which aims to enable the use of borderline alkali-sensitive aggregates through the application of an internal water-repellent treatment. The addition of water repellents during concrete production should significantly reduce the ingress of water and external de-icing salts into the concrete pavement, thus reducing the potential for AAR damage. This paper presents the results of laboratory tests to assess the suitability of this new AAR prevention strategy. Representative, highly AAR-susceptible road paving concrete made with an alkali- sensitive greywacke and various water repellents were used as the basis for these experiments. The tests for concrete suitability included determining the conventional fresh and hardened concrete properties as well as concrete prism tests with external alkaline supply. Building on these results, laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) analyses of de-icing-salt intrusion as well as microscopic examinations for verification of the AAR characteristics were carried out. The results of the AAR concrete tests with external alkaline supply support the conclusion that, when hydrophobic agents containing a suitable active ingredient are used, the AAR damage process in road paving concrete can be sufficiently prevented. T2 - 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete CY - Lisboa, Portugal DA - 31.05.2022 KW - Concrete pavements KW - Internal water-repellent treatment KW - Preventive measures KW - Testing for potential AAR PY - 2021 SN - 978-972-49-2315-4 VL - 1 SP - 511 EP - 524 AN - OPUS4-54551 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Fladt, Matthias A1 - Weise, Frank T1 - Bewertung der Innenhydrophobierung als neuartige AKR-Vermeidungsstrategie bei Betonfahrbahndecken N2 - Zur Vermeidung von AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken im deutschen Autobahnnetz wurden mit dem ARS 04/2013 verbindliche Eignungsprüfungen zum Ausschluss alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen bei Neubau- und Erhaltungsmaßnahmen eingeführt. Das hatte eine signifikante Reduzierung geeigneter Gesteinskörnungen zur Folge. Deshalb wird geprüft, ob durch die Zugabe eines Hydrophobierungsmittels während der Betonherstellung grenzwertig alkaliempfindliche Gesteinskörnungen nutzbar gemacht werden können. In diesem Beitrag wird der Einfluss der Dosierung eines Compounds mit Hydrophobierungsmittel (HM) auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften eines Waschbetons mit einer reaktiven Grauwacke dargestellt. Es zeigt sich, dass aufgrund des Antagonismus die zunehmende Dosierung des HM-Compounds eine signifikante Erhöhung der Zugabe des Luftporenbildners auf Wurzelharzbasis erfordert. Der AKR-Schädigungsprozess wird ab einer Dosierung des HM-Compounds von 0,75 M.-%, bezogen auf den Zementgehalt, hinreichend vermindert. Die mechanischen Eigenschaften des hydrophobierten Waschbetons verschlechtern sich im betrachteten Dosierungsbereich des HMCompounds nur geringfügig. Auch der Frost-Tausalz-Widerstand vermindert sich, ohne den normativen Grenzwert für die Abwitterung zu überschreiten. T2 - Internationale Baustofftagung (ibausil) CY - Weimar, Germany DA - 13.09.2023 KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Massenhydrophobierung KW - AKRVermeidungsstrategie PY - 2023 UR - https://www.uni-weimar.de/de/bauingenieurwesen/institute/fib/ibausil/ VL - 2023 SP - 1 EP - 10 PB - Sonderausgabe des Online-Journals ce/papers von Wiley AN - OPUS4-58317 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias T1 - Innenhydrophobierung - neuartige AKR-Vermeidungsstrategie bei Betonfahrbahndecken N2 - Verstärkt auftretende Schäden in Betonfahrbahndecken des Bundesfernstraßennetzes, die mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht werden, haben zu einer massiven Verschärfung der Prüfvorschriften zur Bewertung der Alkaliempfindlichkeit von Ge-steinskörnungen geführt. Die damit verbundene Einschränkung potenziell für den Straßenbau einsetzbarer Gesteinskörnungen ruft eine verstärkte Ressourcenknappheit und ein erhöhtes Transport- und damit einhergehendes Kostenaufkommen hervor. Vor diesem Hintergrund wird nach neuartigen AKR-Vermeidungsstrategien gesucht, die auch eine Verwendung grenzwertig alkaliempfindlich eingestufter Gesteinskörnungen erlaubt. Einen möglichen Lösungsansatz stellt in diesem Kontext die Innenhydrophobierung des Fahrbahndeckenbetons dar. Es soll so durch die Behinderung des Feuchte- und Tausalzeintrags in den Beton der AKR-Schädigungs-prozess signifikant vermindert werden. Für die Bewertung der Leistungsfähigkeit der Innen-hydrophobierung zur Vermeidung einer schädigenden AKR in Betonfahrbahndecken wird zur-zeit im Auftrage der BASt an der BAM ein Forschungsvorhaben bearbeitet. Im Rahmen dieses Beitrags werden erste ausgewählte Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens vorgestellt. So wird exemplarisch an einem Oberbeton (0/8) mit einer alkaliempfindlichen Gesteinskörnung der Einfluss eines Hydrophobierungsmittels auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften ganz-heitlich aufgezeigt und bewertet. Bei Letzteren stehen zunächst die mechanischen und hygri-schen Parameter sowie der Frost-Tausalzwiderstand im Vordergrund. In einem weiteren Schritt wird der Einfluss der Innenhydrophobierung auf die schädigende AKR mittels verschie-denartiger AKR-Performanceprüfungen beleuchtet. T2 - Betonstraßentagung 2019 CY - Aschaffenburg, Germany DA - 26.09.2019 KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - AKR KW - Innenhydrophobierung PY - 2019 SN - 978-3-86446-260-3 SP - 1 EP - 15 AN - OPUS4-49484 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -