Verfahren zur automatisierten Dehnungsmessung und Vergleich der Ergebnisse mit modellierten Dehnungsverläufen
Quelle: BAM, Fachbereich Baustoffe
In einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) reagieren bestimmte Gesteinskörnungen mit Alkalien in Beton. Die Tragfähigkeit und Lebensdauer von Betonbauwerken kann durch die AKR und den damit einhergehenden Gefügeschädigungen stark beeinträchtigt werden. Eine AKR-Vermeidungsstrategie besteht im Ausschluss alkalireaktiver Gesteinskörnungen von Betonbauteilen, die direkt Niederschlag oder erhöhter Feuchte ausgesetzt sind. Während reale AKR-Schädigungsprozesse über Jahre oder Jahrzehnte ablaufen, lässt sich die Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnungen mit dem 60°C-Betonversuch nach fünf-monatiger Testdauer vergleichsweise schnell abschätzen. Dafür werden Betonprismen bei 60°C und über Wasser (Luftfeuchte >98 %) gelagert und deren Dehnung alle 28 Tage manuell gemessen. Bei Überschreitung eines Dehnungsgrenzwertes gilt die geprüfte Gesteinskörnung als alkali-reaktiv.
Ein alternatives, an der BAM in den vergangen Jahren entwickeltes Verfahren setzt Wegsensoren ein, um die Expansion der Betonprismen in-situ und automatisiert zu messen. Die quasi-kontinuierlichen Dehnungssignale geben Aufschluss über das Expansionsverhalten. Der Beitrag vergleicht den konventionellen und automatisierten Test für drei Gesteinskörnungen und untersucht, wie sich Kühl-Heiz-Zyklen an den Messterminen im konventionellen Test auf die Dehnung auswirken.
Häufig werden bei der Entwicklung phänomenologischer AKR-Modelle die in Betonversuchen gemessenen Dehnungen mit dem Reaktionsfortschritt korreliert. Solche Modelle lassen sich durch Dehnungsverläufe besser validieren als mit den wenigen diskontinuierlichen Messdaten des manuellen Tests.
Die zusätzliche Messung der Ultraschallgeschwindigkeit über die Prismenlänge und die Erfassung von Schallemissionen erweisen sich als geeignete Messverfahren, um Hydratationsvorgänge und Rissbildungsphasen zu identifizieren.
Continuous expansion measurement in accelerated concrete prism testing for verifying ASR-expansion models
Wilma Wallau, Stephan Pirskawetz, K. Voland, Birgit Meng
Materials and Structures, 2018, Volume 51
BAM Abteilung Bauwerkssicherheit, Fachbereich Baustoffe