TY - JOUR A1 - Spilker, A. A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Weise, Frank A1 - Wieland, M. T1 - Analyse der thermischen Dehnung von Fahrbahndeckenbetonen aus dem BAB-Netz N2 - Die Kenntnis von Materialeigenschaften spielt bei der Entwicklung oder Optimierung von Betonen und Bauweisen für den Straßenbau sowie der Qualitätssicherung eine bedeutende Rolle. Gleichermaßen bilden physikalische Materialkennwerte die Grundlage für die rechnerische Dimensionierung und die Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahndecken. Eine relevante Kenngröße bei der Untersuchung thermisch induzierter Spannungs- und Verformungszustände stellt der thermische Ausdehnungskoeffizient dar. Im Zuge der systematischen Weiterentwicklung der rechnerischen Dimensionierung, aber auch im Zusammenhang mit der gezielten Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Betonfahrbahndecken gilt es zu hinterfragen, ob lastunabhängige Formänderungseigenschaften der verwendeten Betone aktuell ausreichend Beachtung finden, ob allgemeine Literaturwerte für die heutigen Fahrbandeckenbetone stets Gültigkeit besitzen und ob deren Implementierung in numerische Modelle zu realitätsnahen Vorhersagen führt. Für eine empirische Herangehensweise ist die Verfügbarkeit adäquater Prüfverfahren von entscheidender Bedeutung. In Deutschland existiert aktuell jedoch kein standardisiertes oder genormtes Verfahren für die prüftechnische Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Beton. Daher wurden unter Beachtung straßenbauspezifischer Gesichtspunkte zwei Prüfansätze entwickelt, die in diesem Beitrag vorgestellt sowie hinsichtlich möglicher Messunsicherheiten und Messungenauigkeiten diskutiert werden. Außerdem werden ausgewählte Ergebnisse aus Analysen an Bestandsbetonen aus dem BAB-Netz dargestellt. Im Ergebnis sollen die Untersuchungen einen Beitrag zur Schaffung der prüftechnischen Voraussetzungen für eine abgesicherte Quantifzierung der thermischen Dehnung von Fahrbahndeckenbetonen leisten. KW - Betonfahrbahndecken KW - Materialkennwerte KW - Thermischer Ausdehnungkoeffizient KW - Prüfverfahren PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.1002/best.202000044 VL - 116 IS - 1 SP - 26 EP - 34 PB - John Wiley & Sons AN - OPUS4-54967 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Millar, Steven A1 - Günther, Tobias T1 - Analyse des Tausalzeintrages in Fahrbahndeckenbetone im Kontext der Alkali-Kieselsäure-Reaktion N2 - In den letzten Jahren sind im deutschen Bundesautobahnnetz (BAB-Netz) vermehrt AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken aufgetreten, die zum Teil zu einer Halbierung ihrer geplanten Nutzungsdauer von 30 Jahren führte. Ursächlich hierfür ist die Verwendung alkaliempfindlicher Gesteinskörnung, die bei gleichzeitiger Anwesenheit von Wasser infolge der Exposition der Fahrbahndecke und dem alkalischen Milieu durch den Einsatz alkalireicher Portlandzemente bei der Betonherstellung zu einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) führt. 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 ist hierbei die fehlende differenzierte Betrachtung des Natriumgehaltes im Zementstein und in der Gesteinskörnung. Der alternative Einsatz von LIBS (Laser-induced breakdown spectroscopy) eröffnet in diesem Kontext neue Möglichkeiten. So wird in diesem Beitrag an Hand von Bohrkernen aus einem AKR-geschädigten BAB-Abschnitt exemplarisch die Vorgehensweise bei der LIBS-Analyse zur Ermittlung der Na- und interagierenden Cl-Verteilung an vertikalen Schnittflächen des Bohrkerns aufgezeigt. Da der Tausalzeintrag primär über den Zementstein erfolgt, wurde der verfälschende Na-Grundgehalt der Gesteinskörnung mittels Zementsteinkriteriums (Nutzung unterschiedlichen Ca-Gehalts in Zementstein und Gesteinskörnung) eliminiert. Vergleichend durchgeführte Cl-Mappings mit Mikroröntgenfluoreszenzanalyse (MRFA) belegen die Güte der durchgeführten LIBS-Messungen. Aber auch bei der Verifizierung der Übertragbarkeit der Ergebnisse der zum Ausschluss reaktiver Gesteinskörnung bei Neubau und Erneuerung im BAB-Netz eingesetzten Performanceprüfungen mit externem Alkalieintrag auf Praxisverhältnisse hat sich das LIBSVerfahren bewährt. So wurde festgestellt, dass die mit NaCl-Lösung beaufschlagten Laborprüfkörper aus einem repräsentativen Fahrbahndeckenbeton bei der Klimawechsellagerung (KWL) über ihre gesamte Höhe von 10 cm einen Eintrag von Na und Cl erfahren. Weiterhin konnte im Gegensatz zu bisherigen Annahmen erstmals mit LIBS und Nasschemie gezeigt werden, dass die Frost-Tauwechsel-Phase bei der KWL zu keinem erhöhten Tausalzeintrag führt. T2 - Fachtagung Bauwerksdiagnose 2018 CY - Berlin, Germany DA - 15.02.2018 KW - Baustoffe KW - Betonfahrbahndecken KW - AKR KW - Tausalzeintrag KW - LIBS KW - MRFA KW - Nasschemie KW - Klimawechsellagerung PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-446499 AN - OPUS4-44649 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Rai, Alena A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Weise, Frank A1 - Wieland, M. T1 - 3D-Analyse von Betonfahrbahnoberflächen mit Grinding- und Groovingtextur mittels Streifenlichtprojektion N2 - Die Oberflächentexturierung der Betonfahrbahndecken mittels Grinding- und Grooving steht seit einigen Jahren im Mittelpunkt der Forschung und Entwicklung des Betonstraßenbaus in Deutschland. In den vergangenen Jahren wurden die vorteilhaften Oberflächenperformances derartiger Texturen wie z.B. Griffigkeit, Ebenheit, Lärmminderung in zahlreichen Forschungsprojekten umfassend untersucht und daraus die Technologie „Texturgrinding“ entwickelt. Im Kontext des gegenwärtig verfolgten ganzheitlichen performanceorientierten Ansatzes liegt der Fokus nun verstärkt auf der Analyse und Charakterisierung der Oberflächentopografie von Grinding- bzw. Groovingtexturen. Insbesondere gilt ein Hauptaugenmerk hierbei der zeitlichen Entwicklung der Oberflächentexturen in Abhängigkeit von äußeren Einwirkungen durch Klima und Verkehr. Dieser Beitrag zeigt, dass durch den Einsatz eines auf Streifenlichtprojektion basierenden Messsystems, eine hochaufgelöste dreidimensionale Erfassung der Oberflächentopografie verschiedenartiger Grinding- und Groovingtexturen möglich ist. Darauf aufbauend wurden messtechnische Voraussetzungen zur Gewährleistung reproduzierbarer Messungen geschaffen, die eine Dokumentation der zeitlichen Texturveränderungen infolge klimatischer Beanspruchung ermöglichen. Anschließend wurden Auswerteroutinen zur quantitativen und statistischen Charakterisierung der Oberflächentextur entwickelt und angewandt, um exemplarisch die Veränderungen der Oberflächentopografie infolge klimatischer Beanspruchung quantitativ abzubilden. KW - Betonfahrbahndecken KW - Grinding KW - Grooving KW - Oberflächentexturierung KW - Streifenlichtprojektion PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.1002/best.202000015 SP - 1 EP - 9 PB - Wilhelm Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG CY - Berlin AN - OPUS4-51012 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 U6 - 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 - CONF A1 - Weise, Frank T1 - Aufbauende Untersuchungen an Laborbetonen: Parameterstudie zu ausgewählten AKR-Einflussgrößen N2 - Gegenstand des Vortrags ist die Vorstellung der Ergebnisse der aufbauenden Untersuchungen an Laborbetonen im Forschungsvorhaben FUTURUM. Im konkreten Fall werden die Ergebnisse der Parameterstudie zu nachstehenden ausgewählten Einflussgrößen auf die schädigende AKR präsentiert: - zyklische Beanspruchung durch Klima und Verkehr - Einbautemperatur und Nachbehandlung - Art der Oberflächentextur - ausgewählte Prüfbedingungen bei der Klimawechsellagerung (KWL) Die Basis für diese Untersuchungen bildeten großformatige Balken sowie Platten mit behinderter Schwindverformung, die aus den im ARS 04/2013 vorgegebenen Fahrbahndeckenbetonrezepturen unter Verwendung einer alkaliempfindlichen Gesteinskörnung hergestellt wurden. Folgende Ergebnisse wurden erzielt: - moderate Förderung schädigender AKR durch zyklische Beanspruchung aus Klima und Verkehr - unterschiedliche Förderung des AKR-Schädigungsprozesses bei verschiedenen Fahrbahn-deckenbetonen bei Erhöhung der Einbautemperatur von 15 auf 30 °C und sonst gleichbleibender Nachbehandlung (Folie) (Oberbeton >8 / Unterbeton: moderat, Oberbeton 0/8: stärker ausgeprägt) - verminderte KWL-Dehnung bei AKR-provozierender Lagerung beider Betonarten bei 30 °C durch Verschlechterung der Nachbehandlung (Windkanal, 5 m/s) - Zunahme schädigender AKR in Abhängigkeit von der Art der Oberflächentextur (Besenstrich, Grinding/Grooving, Waschbeton) - nichtlineare Zunahme der KWL-Dehnung mit Erhöhung der NaCl-Konzentration der Prüflösung (Bestätigung der Richtigkeit gewählter normativer NaCl-Konzentration) - Verminderung der KWL-Dehnung durch Substitution der Frost-Tauwechselphase trotz vermindertem Tausalzeintrag T2 - AKR-Fachforum Betonstraßenbau CY - Bergisch Gladbach, Germany DA - 28.11.2017 KW - Betonfahrbahndecken KW - AKR KW - Rissbildung KW - Zyklische Beanspruchung KW - Behindertes Schwinden KW - Klimawechsellagerung KW - Tausalzeintrag PY - 2017 AN - OPUS4-43251 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -