Zur direkten Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit präkambrischer Grauwacken aus der Lausitz anhand deren Kieselsäure- und Aluminiumlöseverhalten

  • Die Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit präkambrischer Grauwacken aus der Lausitz ist derzeit nur anhand indirekter Kriterien (Dehnungen und Rissbildungen) über eine aufwendige und langwierige Betonprüfung nach Teil 3 der Alkali-Richtlinie des DAfStb möglich. Aufgrund fehlender Kenntnisse zum Reaktionsmechanismus der Grauwacken im alkalischen Milieu von Betonen ist es trotz intensiver Forschung bisher nicht gelungen, eine sichere Beurteilung auch kurzfristig durch direkte Prüfungen am Gesteinskorn selbst vorzunehmen. Im Ergebnis dieser Arbeit wird nunmehr nachgewiesen, dass das aus den Grauwacken im Alkalischen lösliche Aluminium die Schädigungsreaktion des Gesteins im Beton entscheidend steuert, indem es ebenfalls lösliche Kieselsäure über eine alumosilicatische Komplexbildung in nicht quellfähige Reaktionsprodukte einbindet. Somit kann sich ausschließlich die nicht an Aluminium gebundene Kieselsäure („Kieselsäureüberschuss“) in der Lösung über eine Alkalisilicat-Gel-Bildung an der Betonschädigung beteiligen und infolge dessen alsDie Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit präkambrischer Grauwacken aus der Lausitz ist derzeit nur anhand indirekter Kriterien (Dehnungen und Rissbildungen) über eine aufwendige und langwierige Betonprüfung nach Teil 3 der Alkali-Richtlinie des DAfStb möglich. Aufgrund fehlender Kenntnisse zum Reaktionsmechanismus der Grauwacken im alkalischen Milieu von Betonen ist es trotz intensiver Forschung bisher nicht gelungen, eine sichere Beurteilung auch kurzfristig durch direkte Prüfungen am Gesteinskorn selbst vorzunehmen. Im Ergebnis dieser Arbeit wird nunmehr nachgewiesen, dass das aus den Grauwacken im Alkalischen lösliche Aluminium die Schädigungsreaktion des Gesteins im Beton entscheidend steuert, indem es ebenfalls lösliche Kieselsäure über eine alumosilicatische Komplexbildung in nicht quellfähige Reaktionsprodukte einbindet. Somit kann sich ausschließlich die nicht an Aluminium gebundene Kieselsäure („Kieselsäureüberschuss“) in der Lösung über eine Alkalisilicat-Gel-Bildung an der Betonschädigung beteiligen und infolge dessen als direktes chemisches Kriterium einer Alkaliempfindlichkeit herangezogen werden. Diese Theorie wird durch die direkte Gegenüberstellung von Kieselsäureüberschuss und Betondehnung für mehrere Grauwacken verschiedener Steinbrüche der Lausitz bestätigt. Es wird gezeigt, dass eine Einstufung präkambrischer Grauwacken in Alkaliempfindlichkeitsklassen nun erstmals durch eine Prüfung unmittelbar am Korn und zugleich innerhalb von nur 14 Tagen auf der sicheren Seite liegend erfolgen kann.show moreshow less
  • Currently the alkali sensitivity of precambrian greywackes of Lusatia can only be identified by means of indirect criteria of concrete samples (expansions and crack widths) using part 3 of the alkali guideline of the DAfStb being pretty laborious and extensive. In spite of intensive investigations due to missing knowledge about the mechanism of the reaction of greywackes in alkaline solution of concretes it is not possible to carry out a quick and direct examination at the aggregate itself. As a result of this work it is now verified that the aluminum of the greywackes soluble in the alkaline pore fluid significantly controls the damage reaction of the aggregate in the concrete by binding as well soluble silica into aluminosilicate complexes which are no swelling reaction products. Thus exclusively the silica not bonded to aluminum ("silica surplus") in the solution is involved in damaging concrete by forming alkali silicate gel and due to that it can be used as a direct chemical criterion of an alkali sensitivity. This theory isCurrently the alkali sensitivity of precambrian greywackes of Lusatia can only be identified by means of indirect criteria of concrete samples (expansions and crack widths) using part 3 of the alkali guideline of the DAfStb being pretty laborious and extensive. In spite of intensive investigations due to missing knowledge about the mechanism of the reaction of greywackes in alkaline solution of concretes it is not possible to carry out a quick and direct examination at the aggregate itself. As a result of this work it is now verified that the aluminum of the greywackes soluble in the alkaline pore fluid significantly controls the damage reaction of the aggregate in the concrete by binding as well soluble silica into aluminosilicate complexes which are no swelling reaction products. Thus exclusively the silica not bonded to aluminum ("silica surplus") in the solution is involved in damaging concrete by forming alkali silicate gel and due to that it can be used as a direct chemical criterion of an alkali sensitivity. This theory is confirmed by comparing silica surplus and concrete expansion for several greywackes of different quarries of Lusatia. It is shown that precambrian greywackes can now be classified into categories of alkali sensitivity for the first time by an examination directly at the aggregate and furthermore within only 14 days on the safe side.show moreshow less

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Metadaten
Author: Steffen Hill
URN:urn:nbn:de:kobv:co1-000000488
Referee / Advisor:Prof. Dr. Reinhard Frey
Document Type:Doctoral thesis
Language:German
Year of Completion:2004
Date of final exam:2004/03/24
Release Date:2007/03/07
Tag:AKR; Alkali-Kieselsäure-Reaktion; Alkaliempfindlichkeit; Alkalireaktion; Grauwacke
GND Keyword:Alkalische Reaktion; Betonprüfung; Betonschaden; Betonzuschlag; Grauwacke; Lausitz
Institutes:Fakultät 6 Architektur, Bauingenieurwesen und Stadtplanung / FG Baustoffe und Bauchemie
Institution name at the time of publication:Fakultät für Architektur, Bauingenieurwesen und Stadtplanung (eBTU) / LS Baustoffe und Bauchemie