Differenzierung von E III-S- Gesteinskörnungen und Ableitung betontechnischer Maßnahmen

Langsam reagierende Gesteinskörnungen werden nach Alkali-Richtlinie in alkalireaktiv und nicht reaktiv unterschieden. Es gibt damit nur „schwarz“ oder „weiß“. Die Definition einer weiteren Klasse für mäßig alkalireaktive Gesteins- körnungen könnte helfen, die regionale Verfügbarkeit von Ressourcen zu verbessern. Der VDZ widmet sich dieser Frage in dem IGF-Vorhaben 19842 N.

Gebrochene Gesteinskörnungen aus Grauwacke, Rhyolith und Kies des Oberrheins sowie rezyklierte Gesteinskörnungen und Kiese aus Mitteldeutschland sind in die Alkaliempfindlichkeitsklasse E I-S (nicht alkalireaktiv) oder E III-S (alkalireaktiv) einzustufen. Basis dafür ist die Alkali-Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton. Eine Klasse für mäßig alkalireaktive Gesteinskörnungen (E II-S) wie z. B. in Canada, England und in den USA sowie bei Norddeutschen Kiesen bereits vorhanden, gibt es bisher nicht. Die Differenzierung alkalireaktiver Gesteinskörnungen ist sinnvoll, um die regional verfügbaren stofflichen Ressourcen für Beton effizienter nutzen zu können. Bei mäßig alkalireaktiven Gesteinskörnungen könnten auf deren Reaktivität abgestimmte betontechnische Maßnahmen zur Vorbeugung einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) angewendet werden.

Im Forschungsvorhaben werden Kriterien erarbeitet, um die Alkali-Kiesel- säure-Reaktivität von Gesteinskörnungen noch differenzierter bewerten zu können. Dazu sollen entsprechende Kriterien für die Dehnungen im Betonversuch mit 40 °C-Nebelkammerlagerung, im 60 °C-Betonversuch und ggf. im Schnellprüfverfahren erarbeitet werden (Bild 1). Mittels AKR-Performance-Prüfung und Betonversuchen mit Freilagerung werden für mäßig alkalireaktive Gesteinskörnungen entsprechende betontechnische AKR-vorbeugende Maßnahmen erarbeitet. Dabei knüpft das Vorhaben an das IGF-Vorhaben 17248 BG  an, in dem in Zusammenarbeit mit der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg bereits erste Kriterien für mäßig alkalireaktive Gesteinskörnungen und darauf abgestimmte Maßnahmen abgeleitet wurden.

Außerdem wird ein durch das sogenannte PARTNER-Projekt an CEN vorgeschlagene Vorgehen zur Identifizierung mäßig alkalireaktiver Gesteinskörnungen auf der Basis des 60 °C-Betonversuchs nach RILEM AAR-4.1 untersucht. Es wird geprüft, ob dieses Vorgehen auch für Deutschland geeignet ist. In dem von der EU geförderten Forschungsprojekt mit dem Akronym „PARTNER“ untersuchten 25 Institute aus 14 europäischen Ländern verschiedene nationale und von RILEM empfohlene AKR-Prüfverfahren von 2002 bis 2006.

Das Vorhaben wird in Zusammenarbeit mit dem Bundesverband Mineralische Rohstoffe e. V. durchgeführt, der die Gesteinskörnungen zur Verfügung stellt. Bei Bedarf können die Daten auch dazu dienen, einen deutschen Beitrag für die europäische Normung zur Bewertung der Alkali-Kieselsäure-Reaktivität von Gesteinskörnungen zu leisten.

Dehnungen verschiedener Gesteinskörnungen im Betonversuch mit Nebelkammerlagerung (40°C) mit möglichem Grenzwert (Arbeitshypothese) für neue Alkaliempfindlichkeitsklasse E II-S, Daten aus IGF-Vorhaben 17248 BG