Forschung gegen Betonschäden auf der Autobahn

Projekt zur Untersuchung der Alkali-Kieselsäure-Reaktion an der Bauhaus-Universität Weimar bewilligt

Mit einer Laufzeit von zunächst drei Jahren hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) die Förderung des Verbund-Vorhabens „Alkali-Kieselsäure-Reaktionen (AKR) in Betonbauteilen bei gleichzeitiger zyklischer Beanspruchung und externer Alkalizufuhr“ Anfang November bewilligt. Das Teilprojekt „Transport- und Löseprozesse im Gesteinskorn beim Ablauf einer AKR sowie Grundlagenuntersuchungen an AKR-Gelen“, welches an der Professur Werkstoffe des Bauens unter der Leitung von Horst-Michael Ludwig bearbeitet wird, wird dabei mit rund 400.000 Euro gefördert.

Die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) stellt weltweit für das Bauen mit Beton die größte Problematik dar. Massive Schäden durch Reaktionen im Betoninneren führen jährlich zu Kosten im mehrstelligen Milliardenbereich. AKR tritt auf, wenn Gesteinsmischungen, die im Beton verwendet werden, reaktionsfähiges Siliziumdioxid enthalten. Wenn dieses Siliziumdioxid mit den Alkalien im Beton reagiert, kann ein quellfähiges Gel entstehen, welches den Beton zerstört.

Durch AKR mussten große Infrastrukturprojekte teilweise nach wenigen Jahren kostenintensiv saniert oder gar rückgebaut werden. Allein in Deutschland sind von den 4.000 km Bundesautobahnen aus Beton ca. 10 bis 15 Prozent durch die AKR geschädigt. Bekannte Beispiele sind die Sanierungen auf den Autobahnen 5, 9 oder 14 für insgesamt mehrere Millionen Euro.

Das Forschungsvorhaben will nun die Vorgänge der AKR an Betonfahrbahndecken untersuchen und dabei besonders die zyklische Beanspruchung und die Wechselwirkung mit Taumitteln weiter erforschen. Hauptziel der Forschergruppe ist es, die komplexen Vorgänge, die zu einer AKR in Betonfahrbahndecken führen - vom Transport der Lösung über die eigentliche Reaktion bis hin zur Dehnung und Rissbildung im Beton - detailliert zu untersuchen. Auf der Basis dieser Erkenntnisse soll anschließend eine Modellbildung des Schädigungsmechanismus erfolgen.

Die Professur Werkstoffe des Bauens am F. A. Finger-Institut für Baustoffkunde wird innerhalb des Forschungsprojektes das Teilprojekt 5 „Transport- und Löseprozesse im Gesteinskorn beim Ablauf einer AKR sowie Grundlagenuntersuchungen an AKR-Gelen“ bearbeiten. Dabei werden vor allem unterschiedliche Alkali-Gele untersucht sowie deren entsprechende Quelldrücke bestimmt. Die so gewonnenen Daten werden als Eingangsgröße in die nachfolgende Modellierung einfließen.

In diesem Verbundantrag beteiligen sich neben der Professur Werkstoffe des Bauens an der Fakultät Bauingenieurwesen der Bauhaus-Universität Weimar auch die Ruhr-Universität Bochum, das Karlsruher Institut für Technologie und die Bundesanstalt für Materialforschung und Prüfung.