Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR)

Schadensmechanismus

Bei der Alkali-Kieselsäure-Reaktion läuft eine chemische Reaktion zwischen unterschiedlichen Formen der Kiesel-säure aus den Gesteinskörnungen (amorphes, gitterge-störtes oder feinkristallines SiO2) und dem Alkalihydroxid der Porenlösung des Betons ab. Bei dieser Reaktion ent-steht das Alkalisilikat-Gel. Bei Anwesenheit von Wasser vergrößert sich das Volumen dieses Gels und es kommt zu Treiberscheinungen.
Damit sind die drei Voraussetzung für die Bildung einer betonschädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion genannt:
- Kieselsäure aus den Gesteinskörnungen
- Alkalien i.d.R. aus dem Zement oder von Tausalzen
- Wasser (bei massigen Bauteilen reicht Restfeuchte aus)

Der schädigende Vorgang der Alkali-Kieselsäure-Reaktion wird durch den osmotischen Druck verursacht, den das „dickflüssige“ Alkalisilikat-Gel hervorruft. Dabei können sehr hohe Quelldrücke entstehen, welche die Zugfestigkeit von Beton übersteigen und demzufolge zu Rissen und Abplatzungen in der Betonmatrix führen.

Untersuchungen an der MFPA Weimar

Klassifizierung der Gesteinskörnungen hinsichtlich ihrer   Alkaliempfindlichkeit nach AKR-Richtlinie des DAfStb:

  • Petrographische Untersuchung nach Anhang A.5 der AKR-Richtlinie des DAfSt
  • Bestimmung des Anteils an Opalsandstein einschließlich Kieselkreide und reaktionsfähigem Flint nach Anhang A.6 und A.7 der AKR-Richtlinie des DAfStb
  • Schnellprüfverfahren nach Anhang B.2 der AKR-Richtlinie des DAfSt
  • Betonversuch mit 40°C - Nebelkammerlagerung nach Anhang B.3 der AKR-Richtlinie des DAfStb
  • Betonversuch bei 60°C über Wasser nach Anhang C der AKR-Richtlinie des DAfStb

Charakterisierung einer bereits abgelaufenen Alkali-Kieselsäure-Reaktion an Gebäuden im Bestand:

  • Uranylacetat-Fluoreszenz - Schnelltest nach Na-tesaiyer & Hover zur Feststellung einer bereits abge-laufenen Alkali-Kieselsäure-Reaktion im Beton
  • REM / EDX - Untersuchungen zur Identifikation der Phasen des AKR-Gels und zur Bewertung der Gefü-geschädigung
  • 40°C-Nebelkammerlagerung in Anlehnung an die AKR-Richtlinie des DAfStb zur Bestimmung des Restdehnungspotentials von Bohrkernen aus Bestandsbauwerken

Fragen zur Charakterisierung einer bereits abgelaufenen Alkali-Kieselsäure-Reaktion im Bestand

Dr.-Ing. Sandro Weisheit +49 (3643) 564105 sandro.weisheit@mfpa.de

Fragen zur Klassifizierung der Gesteinskörnungen nach AKR-Richtlinie des DAfStb

Dr.-Ing. Thomas Mansfeld +49 (3644) 6260026 thomas.mansfeld@mfpa.de