Teilprojekt 5
F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde
Prof. Dr.-Ing. H.-M. Ludwig: Transport- und Lösevorgänge im Gesteinskorn
Das Ziel dieses Teilprojekts ist die Gewinnung von grundlegenden Kenntnissen zum Ablauf von AKR auslösenden Prozessen im Gesteinskorn. Da eine betonschädigende AKR immer von den Gesteinskörnungen ausgeht, stehen die Lösung von SiO2, die Bildung von AKR-Gel im Zusammenspiel mit den Stoff- und Feuchtetransportvorgängen im Beton, den dynamischen Belastungen durch den Verkehr und den thermisch und hygrisch bedingten Verformungen der Fahrbahnplatten im Mittelpunkt der Untersuchungen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse liefern anschließend einen Teil der Ausgangsdaten für ein numerisches Modell speziell zur AKR in Fahrbahndecken.
In diesem Teilprojekt soll die Lösungskinetik von SiO2 an zwei fü&r den Bau von Fahrbahndecken typischen Festgesteinen vom Typ slow/late genauer untersucht werden. Bei slow/late Gesteinen erfolgt der Transport der Porenlösung in das Korn über im Gestein bereits vorhandene geogene Mikrorisse, ggf. mit Quarz verfüllt, oder über aufbereitungsbedingte Mikrorisse. Die Details dieser Transport- und Lösungsvorgänge sollen anhand von Langzeitlöseversuchen und mittels unterschiedlicher Analysetechniken genauer untersucht werden. Ergebnisse zu den Einflussgrößen SiO2-Modifikation, Mikrogefü&ge und Mikrorisse können somit weitere Erkenntnisse zu den Reaktionsmechanismen und der Alkalireaktivität von slow/late Gesteinskörnungen liefern. In dem von der Forschergruppe betrachteten Fahrbahndeckenbeton werden des weiteren die sich nach der AKR-Performance-Prüfung mittels FIB-Klimawechsellagerung unter Einwirkung von NaCl gebildeten AKR-Gele analysiert und anhand ihres Ca-Gehaltes hinsichtlich ihrer Quellfähigkeit beurteilt. Um Rückschlüsse auf die grundsätzlichen Vorgänge bei der Volumenzunahme der AKR-Gele treffen zu können, werden AKR-Gele mit repräsentativer Zusammensetzung synthetisiert, deren Quelldruck gemessen und die Struktur mittels NMR untersucht. Begleitend dazu werden erste Versuche unternommen die Gelbildung thermodynamisch zu modellieren. Dabei soll besonders der Frage nachgegangen werden, warum im Beton bei Anwesenheit von Ca-Ionen in der Porenlösung beim Ablauf der AKR ein quellfähiges Gel der Form K/Na-Si-Ca-H entsteht und nicht vorwiegend die generell stabileren und nicht quellfähigen C-S-H-Phasen.