Einfluss freisetzbarer Alkalien aus Gesteinskörnungen auf eine schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion in Beton

Der europäische Normenausschuss CEN/TC 154 hatte geplant, in der europäischen harmonisierten Produktnorm EN 12620 „Gesteinskörnungen für Beton“ das wesentliche Merkmal „Alkali-Kieselsäure-Reaktivität“ durch den „Freisetzbaren Alkaligehalt“ (releasable alkali content) zu ersetzen. Die Anforderung „Dauerhaftigkeit gegen Alkalien“ des Mandats M/125 sollte damit erfüllt werden. Zwischenzeitlich wurde diese Planung wieder verworfen und der „Freisetzbare Alkaligehalt“ soll nun nicht als wesentliches Merkmal in die zukünftige Gesteinskörnungsnorm erscheinen. 

Technisch ist der freisetzbare Alkaligehalt von Gesteinskörnungen dennoch von Interesse. So gibt es Hinweise darauf, dass bestimmte Minerale in Gesteinskörnungen Alkalien freisetzen und diese den wirksamen Alkaligehalt der Porenlösung des Betons erhöhen können. Das würde eine schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) begünstigen. Der Alkalibeitrag könnte erklären, warum manche Bauwerke AKR-geschädigt sind, obwohl diese mit NA-Zement (Na₂O-Äquivalent ≤ 0,60 %) bzw. mit weniger als 3 kg/m³ Na₂O-Äquivalent (aus dem Zement) gebaut wurden.

Überträgt man die im Labor gemessenen freisetzbaren Alkaligehalte auf einen Beton mit 1.850 kg/m³ Gesteinskörnungen, dann könnten Gesteinskörnungen im ungünstigsten Fall bis zu 12,7 kg Na₂O-Äquivalent/m³ beitragen (Bild 2). Dies ist jedoch nur ein Laborergebnis, das als Hinweis dient.

Die tatsächliche Alkalifreisetzung aus Gesteinskörnungen unter Praxisbedingungen kann derzeit mit den Labortestergebnissen nicht vorhergesagt werden, da der Zusammenhang bisher unbekannt ist. Zur tatsächlichen Freisetzung unter Praxisbedingungen gibt es derzeit kaum Erkenntnisse. Dieser Frage wird daher im Forschungsvorhaben nachgegangen. Des Weiteren soll der Zusammenhang zwischen den freisetzbaren Alkaligehalten aus Gesteinskörnungen in Laborversuchen und möglichen Auswirkungen auf den Verlauf einer AKR im Beton untersucht werden. Da es bisher keine  Erfahrung zur Alkalifreisetzung aus deutschen Gesteinskörnungen gibt, wird die Relevanz der Alkalifreisetzung für ein Spektrum unterschiedlicher Gesteinsarten aus deutschen Vorkommen überprüft.