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core mix comprised 200 kg/m³ of cement and 110 kg/m³ of fly ash
whereas the face mix included 420 kg/m³ of cement. Each of these
cements was a CEM II/B-M (S-LL) 32,5 grade. In both cases, an
equivalent water/cement ratio of w/c eq
= 0.38 was stated.
Durability testing of concrete pavers
The freeze/thaw resistance was tested in accordance with
DIN EN 1338, Annex D. In the freeze/thaw test, the boundary salt
concentration amounts to approx. 3 m.-% [1, 2]. At higher concentrations,
the pore solution will not freeze consistently, which is
why no frost damage will occur. Among other publications, reference
[3] includes an experimental confirmation of this behavior.
Each of the three de-icing salt solutions (NaCl, CaCl 2
and MgCl 2
)
was used at a concentration of 3 m.-%. A calcium magnesium acetate
(CMA) solution was used at a concentration of about 5 m.-%,
whose performance was roughly equivalent to the de-icing behavior
of a 3% sodium chloride solution (calculated according to [4]).
Fig. 1 shows the degree of scaling after 56 freeze/thaw cycles.
Scaling remained significantly below the threshold of 1.0 kg/m²
after 28 freeze/thaw cycles. Fig. 2 shows one specimen for each
de-icing salt solution after the test.
Highly concentrated de-icing salts, particularly alkaline earth
chlorides, may cause damage to concrete in the event of prolonged
exposure even if no frost action occurs [5]. Such damage is attributable
to the disjoining pressure resulting from salt crystallization
in the pores of the cement paste. This pressure is the result of either
the concentration and subsequent crystallization of the de-icing
salts or of the reaction of the de-icing salts with constituents of
the pore solution associated with the formation of complex salts.
Possible damage resulting from the concentration of the salts
in the concrete pavers was investigated on the basis of DIN 52111.
The specimens were exposed to a de-icing salt solution (25 m.-%)
for 16 hours and subsequently dried at a temperature of 110°C for
six hours. The amount of scaling was determined in 50 consecutive
wetting and drying cycles.
Damage caused by the formation of complex salts was investigated
by putting the specimens to storage (six months as at the
date of this paper) in a de-icing salt solution at (6 ± 1) °C (25 m.-
%). Neither of these two tests revealed significant damage to the
concrete pavers.
56 FTCs, 3% NaCl solution 56 FTCs, 3% CaCl 2
solution
56 FTCs, 3% MgCl 2
solution 56 FTCs, 5% CMA solution
→ 2 Specimens after 56 freeze/thaw cycles in the modified slab test in
accordance with DIN EN 1338, Annex D
Prüfkörper nach 56 Frost-Tau-Wechseln im modifizierten Slab-Test gemäß
DIN EN 1338, Anhang D
an Beton hervorrufen [5]. Diese Schäden sind auf den Kristallisationssprengdruck
von Salzen in den Poren des Zementsteins zurückzuführen.
Der Sprengdruck wird dabei entweder durch Aufkonzentration
und anschließende Kristallisation der Taumittel oder durch Reaktion
der Taumittel mit Bestandteilen der Porenlösung unter Komplexsalzbildung
hervorgerufen.
Mögliche Schädigungen durch Aufkonzentration der Salze in den
Betonpflastersteinen wurden in Anlehnung an DIN 52111 untersucht.
Die Proben wurden für 16 Stunden mit Taumittellösung (25 M.-%)
beaufschlagt und anschließend 6 Stunden bei 110 °C getrocknet. Die
Abwitterungsmenge wurde über 50 Befeuchtungs- und Trocknungszyklen
bestimmt.
Durch Komplexsalzbildung hervorgerufene Schädigungen wurden
durch eine bislang 6-monatige Lagerung der Prüfkörper bei (6 ± 1) °C
in Taumittellösung (25 M.-%) untersucht. Beide Prüfungen führten zu
keinen signifikanten Schädigungen der Betonpflastersteine.
REFERENCES · LITERATUR
[1] Beddoe, R.E.; Setzer, M.J.: A low temperature DSC investigation of hardened cement paste subjected to chloride action. In: Cement and Concrete Research 18
(1988) 2, 249-256
[2] Marchand, J.; Pigeon, M.; Bager, D.; Talbot, C.: Influence of Chloride Solution Concentration on Deicer Salt Scaling Deterioration of Concrete. In: ACI Materials
Journal 96 (1999) 4, 429-435
[3] Milachowski, C.; Skarabis, J.; Gehlen, C.; Götzfried, F.: Einfluss des Sulfatgehalts von Tausalzen auf den Frost-Tausalz-Widerstand von Betonen im Bereich
der Bundesfernstraßen. In: Straße und Autobahn 61 (2010) 11, 811-815
[4] Stark, Jochen; Wicht, Bernd: Dauerhaftigkeit von Beton: Der Baustoff als Werkstoff. Basel: Birkhäuser, 2001 (Baupraxis)
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