Seit einigen Jahren werden Rissbildungen in Betonfahrbahndecken immer wieder mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht. Voraussetzung für eine AKR in schädigendem Ausmaß ist die gleichzeitige Präsenz alkaliempfindlicher Gesteinkörnungen (in der Regel amorpher Kieselsäure), entsprechender Mengen an Alkalien und ausreichender Feuchte. Durch die Bildung des Alkali-Kieselsäure-Gels (z.B. Na₂O • SiO₂ • nH₂O), die stets mit einer Volumenvergrößerung infolge Feuchteaufnahme verbunden ist, baut sich im Gefüge ein innerer Quelldruck auf, der unter Umständen zu Rissen im Beton führen kann.

Allgemein kommen für Risse in Betonfahrbahndecken jedoch noch mehrere lastabhängige und lastunabhängige Ursachen in Betracht. Die Besonderheit der Alkali-Kieselsäure-Reaktion gegenüber anderen potentiellen Rissursachen liegt darin, dass sie sich als einzige auch noch im Nachhinein an entnommenen Proben nachweisen lässt.

Als Ergebnis umfangreicher in-situ Untersuchungen an verschiedenen Streckenabschnitten mit und ohne Rissen über ganz Deutschland verteilt zeigte sich, dass in Abschnitten, in denen der Beton bei höheren Temperaturen eingebaut wurde, tendenziell die Rissbildung intensiver war als in Abschnitten mit niedrigerer Einbautemperatur. Zudem wurden Reak-tionsprodukte einer AKR in stärkerem Ausmaß eher in geschädigten Abschnitten gefunden. Aufgrund der bisherigen Untersuchungen ist zu mutmaßen, dass eine schädigende AKR erst dann eintritt, wenn Feuchte und Alkalien von außen (über Taumittel) in einen vorgeschädigten Beton, der entsprechend alkaliempfindliche Gesteinskörnungen enthält, eindringt. Dabei erstreckt sich die Vorschädigung nicht nur auf makroskopisch sichtbare Risse, sondern auch bereits auf Gefügeschädigungen im Mikrobereich.

Vor diesem Hintergrund wurden in Laboruntersuchungen Straßenbetonbalken durch zyklische Belastungen gezielt vorgeschädigt. Die Ober- und Unterspannung entsprach dabei der Überlagerung aus thermischen Zwangsspannungen und entsprechenden Verkehrslasten (Überrollung einer 10t-Achse). Die Ergebnisse zeigten, dass es infolge dieser Belastungen zu einer Schädigung im Mikrogefüge kam. Diese wurde mittels Ultraschalllaufzeitmessungen quantifiziert. Im Rahmen von in-situ Ultraschallmessungen an mehreren Autobahnabschnitten zeigten sich zudem vergleichbare Größenordnungen der Schädigung im Mikrogefüge beim Vergleich der Messungen im Stand- und 1. Fahrstreifen.

Bezüglich der AKR Ausprägung konnte in Laboruntersuchungen bereits mehrfach nachgewiesen werden, dass das weitere Schädigungspotenzial signifikant ansteigt, wenn von außen Alkalien, z. B. über Taumittel, zugeführt werden. Daher wurde im Anschluss an die Vorschädigung der Straßenbetonbalken eine Tausalzlösung mit Hilfe eines überrollenden Reifens in die Balken eingewalkt und im Nachgang die entsprechenden Eindringtiefen der Tausalzlösung bestimmt. Diese Ergebnisse zeigten, dass die Lösung mit zunehmender Vorschädigung tiefer in das Betongefüge eindrang und somit dann auch in größerer Tiefe als Reaktionspartner einer AKR zur Verfügung steht.

Die Kurzfassung dieses Vortrages ist als PDF verfügbar.