Vermeidung einer schädigenden AKR durch Portlandflugaschezement – Wirkungsmechanismen im Beton

Das Forschungsvorhaben knüpfte an das Projekt „NA-Zemente mit Flugasche“ (IGF 17249N) an und verfolgte zwei Ziele. Zum Ersten wurde untersucht, wie sich die Eigenschaften flugaschehaltiger Zemente auf die Freisetzung von Aluminium in die Porenlösung auswirken, das wahrscheinlich einen Einfluss auf die Löslichkeit von Silikaten und damit auf den Verlauf einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion(AKR) hat. Es konnte gezeigt werden, dass bei der Herstellung von Zementen mit Flugasche als Zementhauptbestandteil die Auswahl von Flugaschen mit hohen Anteilen an glasig gebundenem Al2O3, die Verwendung eines Mindestgehalts an Flugasche im Zement und die Aufbereitung der Flugasche systematisch dazu beitragen, den Aluminiumionengehalt der Porenlösung in Zementsteinen zu steigern, die aus dem entsprechenden Zement hergestellt werden. Die Ergebnisse vervollständigen die umfassenden Erkenntnisse zu den Zusammenhängen zwischen den Eigenschaften flugaschehaltiger Zemente und anderen Wirkungsmechanismen von Flugasche zur AKR-Vorbeugung aus dem Vorgängervorhaben.

Zum Zweiten wurde untersucht, welcher der in diesem und im Vorgängervorhaben untersuchten Wirkungsmechanismen (Absenkung der Alkaliionenkonzentration, Absenkung der Verfügbarkeit von Portlandit, Freisetzung von Aluminium in die Porenlösung, Veränderung des Zementsteingefüges) wie stark zur Vorbeugung einer schädigenden AKR beiträgt. In Betonversuchen mit gezielt ausgewählten und hergestellten flugaschehaltigen Laborzementen konnte nachgewiesen werden, dass hierbei die Absenkung der Alkaliionenkonzentration den größten Beitrag leistet. Aus diesen Ergebnissen und den Ergebnissen des Vorläuferprojekts IGF 17249N konnten folgende Anforderungen an flugaschehaltige NA-Zemente abgeleitet werden:

  • Mindestgehalt an Flugasche: 30 M.-%
  • Höchstgehalt an Alkalien im Klinker: 1,0 M.-%
  • Höchstgehalt an Alkalien in der Flugasche: 3,0 M.-%.

In der Praxis können derzeit nur Portlandzemente und hüttensandhaltige Zemente als NA-Zemente hergestellt werden. Auf Basis der Ergebnisse des Forschungsprojekts wird die Auswahl an Zementhauptbestandteilen vergrößert, die sich für die Herstellung von NA-Zementen eignen. Dadurch werden insbesondere mittelständische Zementhersteller besser in die Lage versetzt, solche Zemente herzustellen. Auch die Umstellung von NA-Portlandzementen auf NA-Zemente mit einem verringerten Klinkerfaktor ist so leichter möglich.

Förderer

Das IGF-Vorhaben 19112 N der Forschungsvereinigung VDZ gemeinnützige GmbH – VDZ gGmbH, Tannenstraße 2, 40476 Düsseldorf wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Kontakt

Dr. Jörg Rickert

Dr. Jörg Rickert

Tel.: (0211) 45 78-283

Fax: (0211) 45 78-44427

Projektzeitraum

04/2016-09/2018

Veröffentlichungen

Forschungsergebnisse