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Lehrstuhl für Gesteinshüttenkunde

Forschungsthemen

06.09.2011

Alkali-Gesteinskörnungs-Reaktion

Zu den Arbeitsschwerpunkten am Lehrstuhl für Gesteinshüttenkunde zählt die Alkali-Gesteinskörnungsreaktion von Beton. Dabei handelt es sich um eine Treiberscheinung, die, bedingt durch reaktive Gesteinskörnungen, unter ungünstigen Bedingungen ein Betonbauwerk zerstören kann. Reaktiv sind Gesteinskörnungen, welche Anteile an reaktiver Kieselsäure (SiO2) enthalten. Diese ist gekennzeichnet durch einen hohen Grad an Unordnung im Kristallgitter.Abhängig vom Grad der Unordnung unterscheidet man amorphe, krypto- bis mikrokristalline sowie gestresste Kieselsäuren, die aufgrund von tektonischen Beanspruchungen Verzerrungen im Kristallgitter unterschiedlichen Ausmaßes aufweisen können und häufig als Stressquarz bezeichnet werden.

Je nach Grad der Unordnung des Kieselsäurenetzwerks sind die jeweiligen Gesteinskörnungen mehr oder weniger reaktiv. Man unterscheidet dabei zwischen schnell reagierenden Gesteinskörnungen (wie etwa Opalsandstein oder Flint) und slow/late Gesteinskörnungen (Stressquarz). Bei ersteren treten Schäden bereits meist nach 2- 5 Jahren auf, wohingegen Schäden bei slow/late Gesteinskörnungen erst nach 10-15 Jahren oder länger auftreten können. Damit es zu einem Schaden kommt, sind neben reaktiven Gesteinskörnungen noch ausreichend Feuchte und Alkalien im Beton notwendig.

Die Alkali-Gesteinskörnungsreaktion ist in zahlreichen Ländern – beispielsweise Kanada, Dänemark, Island, China aber auch Deutschland – ein großes Problem und damit Gegenstand zahlreicher Untersuchungen geworden. In Österreich steht die Problematik eher im Hintergrund – bis 2003 wurde lediglich von zwei Schadensfällen berichtet.

Ziel der Arbeiten am Lehrstuhl für Gesteinshüttenkunde ist ein Know-How-Aufbau hinsichtlich der Alkali-Gesteinskörnungsreaktion in Österreich. Ein Schwerpunkt ist dabei die Identifikation und Beurteilung der AGR an österreichischen Schadensfällen. Dabei werden international anerkannte Diagnosemethoden auf deren Eignung geprüft und gegebenenfalls adaptiert. Besonderes Interesse gilt sogenannten Schadenskennzahlen, die eine Quantifizierung des Schadens mit einfachen petrografischen Untersuchungen ermöglichen.

Ein weiterer Schwerpunkt stellt die Prüfung von geschädigten Betonen mit zerstörungsfreien Prüfmethoden dar. Anhand von im Labor hergestellten und künstlich geschädigten Proben wird untersucht, wie sich die AGR auf die mechanischen Eigenschaften des Betons auswirkt.

 

Abb. 1: Netzrisse einer AGR-geschädigten Betonfahrbandecke.


Abb. 2: Durchlichtmikroskopische Gefügeaufnahme eines geschädigten Betons. Riss und Luftpore im rechten Bildabschnitt sind mit Alkali-Silica-Gel gesäumt.

Quellenangaben:

Harmuth, H., Fischböck, E.: Identifikation und Beurteilung der Alkali-Zuschlag-Reaktion. Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, Straßenforschung Heft 560, 2006.

Fischboeck, E.K., Harmuth, H.: An Austrian experience with identification and assessment of alkali-aggregate reaction in motorways. Proc. of the 2 nd International Conference of Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting. Cape Town, Südafrika, November 2008.