Schadensrisiko und Schadensentwicklung in Betonfahrbahndecken als Folge einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Harald S. Müller
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik ; Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 165295427

Betonfahrbahnen unterliegen neben den mechanischen Einwirkungen aus dem Verkehr insbesondere klimatisch bedingten, sich stetig ändernden thermischen und hygrischen Einwirkungen, sowie zusätz-lichen Beanspruchungen, die sich aus konstruktiven Gegebenheiten bzw. aus der Bauweise einer Betonfahrbahn ergeben. Auf den hierdurch gegebenen Ausgangsbeanspruchungszustand treffen ggf. die Auswirkungen einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Form von eingeprägten Dehnungen als Folge der mit ihr einhergehenden Treiberscheinungen. Die hieraus resultierende Gesamtbeanspruchung bewirkt oftmals, aber nicht zwangsläufig, die zeitliche Entwicklung von breiten Fahrbahnrissen. Dabei ist der Wirkungsanteil aus der AKR praktisch unbekannt. Zudem führt die AKR auf der Wider-tandsseite zu einer zunehmenden Entfestigung des Betongefüges, die gleichermaßen ausschlaggebend für die Rissbildung sein kann, jedoch nach jetzigem Kenntnisstand nicht quantifizierbar ist. Die eigentlichen Mechanismen der Rissbildung sind daher unbekannt. Dies schließt auch die Anwendung gezielter Gegenmaßnahmen aus, die z. B. auch konstruktiv in verschiedenen Stadien möglich wären. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die aufgezeigten Kenntnislücken zu schließen, d. h. die Beanspruchung infolge einer AKR im Verbundsystem Betonstraße unter den in der Praxis gegebenen komplexen Einwirkungen und Widerständen wirklichkeitsnah zu analysieren, das Schadensrisiko zuverlässig zu prognostizieren sowie Erkenntnisse hinsichtlich einer verbesserten konstruktiven Durchbildung des Verbundsystems zu gewinnen. Hierzu werden neben umfangreichen experimentellen, bruchmechanischen Untersuchungen zur Ermittlung der zeitlichen Veränderung der Festigkeits- und Verformungseigenschaften von Betonen infolge AKR auch rechnerische Analysen auf der Grundlage eines komplexen numerischen Berechnungsmodells unter Verwendung wirklichkeitsnaher Stoffgesetze durchgeführt.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1498: Alkali-Kieselsäure-Reaktionen in Betonbauteilen bei gleichzeitiger zyklischer Beanspruchung und externer Alkalizufuhr