Rissbildung an Fahrbahndecken aus Beton – Auswirkungen von Alkali-Kieselsäure- Reaktionen (AKR), Phase I: In-situ-Untersuchungen an Fahrbahndecken aus Beton mit/ohne Rissen

Laufzeit: 2005-2007

In den vergangenen Jahren wurden über ganz Deutschland verteilt Risse in verschiedenen Betonfahrbahndeckenlosen festgestellt, denen in den meisten Fällen keine eindeutige Rissursache zugeordnet werden konnte. Für diese Risse kommen mehrere, sowohl lastabhängige als auch lastunabhängige Ursachen in Betracht, die sich zeitlich und räumlich überlagern können. Dabei werden diese Risse immer wieder mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht. Es ist jedoch unklar, inwieweit eine solche AKR maßgeblich zur Rissbildung in Betonfahrbahndecken beiträgt. Um dieser Fragestellung näher zu kommen, wurden in Phase I dieses Forschungsprojektes neben gezielten Literaturstudien insbesondere Auswertungen von Bauwerksakten und einschlägige AKR-Untersuchungen an ausgewählten Betonfahrbahndeckenlosen (mit und ohne Rissbildung) durchgeführt. Dabei zeigte sich u.a., dass die Rissbildung tendenziell mit steigender Temperatur bei der Herstellung der Betonfahrbahndecken (über rd. 15-20°C) zunahm. Ebenso war in einem Fall, bei dem sehr ungünstige hygrische Verhältnisse (hoher Grundwasserstand) vorlagen, eine extreme Rissbildung aufgetreten. Zudem konnte bei den Bohrkernproben, die aus bereits rissgeschädigten Streckenlosen entnommen worden waren, eine intensivere AKR festgestellt werden als an Proben, die aus ungeschädigten Streckenlosen stammten, obwohl beide von der Betonzusammensetzung ein vergleichbares AKR-Potenzial aufwiesen. Hieraus ist abzuleiten, dass die eigentliche Rissinitiierung deutlich stärker durch thermische / hygrische Zwangsspannungen sowie Lastspannungen beeinflusst wird als durch eine AKR, letztere bei Vorhandensein von ersten Rissen (auch Mikrorissen) vor allem zur Schadensausweitung beiträgt. Eine externe Alkalizufuhr führte in den Untersuchungen zu größeren Dehnungen als eine reine Feuchtlagerung ohne solche externe Alkalizufuhr. Besonders ausgeprägt war dieser Dehnungszuwachs wiederum dann, wenn die Proben aus bereits rissvorgeschädigten Streckenlosen stammten. Bei den Bohrkernuntersuchungen zeigten sich auch unterschiedliche Dehnungen und damit ein unterschiedliches AKR-Potenzial für Betone mit verschiedenen Gesteinskörnungen (Granodiorit/Grauwacke, Quarzporphyr), bei denen die übrigen Randbedingungen (insbesondere der Alkalieintrag durch den Zement) gleich waren. Allerdings konnte auch mit Ausnahme eines Streckenloses (BAB A10-8 mit 2,89 kg/m³ Gesamtalkaligehalt) bei Vorhandensein alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen keine AKR in schädigendem Ausmaß festgestellt werden, wenn der Gesamtalkaligehalt im Beton unter 3,0 kg/m³ gehalten wurde.