Entwicklung einer Referenzkörnung für die Alkali-Kieselsäure - GBV

2 GRUNDLAGEN DER ALKALI-KIESELSÄURE-REAKTION
mit Gelaustritten einher. Das Absprengen größerer Betonschollen ist ebenfalls möglich,
z.B. bei tiefer liegenden und größeren reaktionsfähigen Zuschlagkörnern [Bon73]. Für
den Nichtfachmann sind diese Schäden aber auch leicht mit Abplatzungen über nicht
frostbeständigen Zuschlagskörnern zu verwechseln.
Bei mikroskopischer Untersuchung einer AKR-geschädigten Betonprobe werden Reaktionsränder
um die alkalireaktiven Gesteinskörner deutlich und die umliegenden Poren
und Mikrorisse sind zumeist mit Alkali-Kieselsäure-Gel gefüllt. Das oft dichte Gel kann
auch schollig zerbrochen sein und einen glasigen Porenrand aufweisen [Dom03]. Handelt
es sich um eine langsam ablaufende bzw. schon abgeschlossene AKR, ist die Gelbildung
eher kristallin und büschelartig [Tha90]. Der bei der Entstehung des Alkali-
Kieselsäure-Gels auftretende Quelldruck übersteigt zumeist auch die Zugfestigkeit des
Gesteinskorns, so dass dieses reißt und sich die Risse strahlenförmig in die Zementsteinmatrix
fortsetzen [Sta01].
Bild 2.3: REM-Aufnahme: Glasiges Gel in Porenwandung,
schollig zerbrochen [Dom03]
2.1.1 CHEMISCHER ABLAUF
4
Bild 2.4: LiMi-Aufnahme: Infolge Gel-Bildung gerissenes
Zuschlagkorn [Ött04]
Der Reaktionsablauf der AKR (siehe auch Bild 2.5) ist wissenschaftlich gut untersucht
und stellt sich nach [Sta01, Sta08, Wan91] wie folgt dar:
Bei der Hydratation der Zementklinkerphasen Alit und Belit zu Calcium-Silikat-
Hydraten wird Calciumhydroxid frei, während gleichzeitig die gut wasserlöslichen sulfatisch
gebundenen Alkalien Natrium und Kalium in Lösung gehen. Dabei entsteht
schwer wasserlösliches Calciumsulfat und Alkalihydroxid:
K2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2KOH (2.1)
Na2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2NaOH (2.2)