Sanierung von Alkali Kieselsäure geschädigten

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1 Sanierung von Alkali Kieselsäure geschädigten Fahrbahndecken h aus Beton Sachgebietsleiter Qualitätssicherung VSVI Seminar Asphalt Dipl. Ing. Janette Klee Frankfurt/Oder

2 1. Betondecken in Brandenburg Betondecke aus den 30er Jahren Querrisse mit Stufenbildung

3 1. Betondecken in Brandenburg 781 km RF, d.h. ca. 49 % des Autobahnnetzes in Brandenburg nach 1990 in Beton gebaut

4 2. Alte Erkenntnisse über die AKR In Brandenburg schon immer: - keine Grauwacke - Natriumäquivalent max. 3,6 kg/m3 Beton

5 3. Was ist AKR? AKR = Alkalien li + reaktives Gestein + Wasser SiO 2 x nh 2 O + 2NaOH Na 2 SiO 3 x (n+1) H 2 O Kieselsäurehaltige Alkalihydroxid Alkalisilikat Gesteinskörnung in der Porenlösung

6 4. Einflüsse auf die AKR - Art des reaktiven Gesteins sowie Reaktionsgeschwindigkeit - Menge des reaktiven Potentials im Gestein - Anteil des reaktiven Gesteins im Gesteinskörnungsgemisch im Beton - Zementgehalt - Menge an Alkalien im Zement - Menge an von außen eingetragenen g Alkalien - Ausmaß des Wasserzutritts zum Beton - Durchlässigkeit des Betons

7 5. Einflüsse auf die AKR speziell e bei Betondecken e 1. Vorschädigung der Betondecke in Form von Rissen infolge: - thermischer Verhältnisse beim Bau der Betondecke - dynamischer Belastung - hydrologischer Verhältnisse 2. Art der Unterlage 3. Qualität der Instandhaltung

8 6. Betonschädigende AKR 1. Was hat unsere Betondecken geschädigt? 2. Wie können wir das in Zukunft verhindern?

9 7. Vorliegen einer AKR Schädigung g - 64 km RF mit Nachweis - 51 km RF mit Verdacht, Bohrkerne im Labor -? km RF augenscheinlich auffällig Schädigung nach ca. 10 Jahren, in einem Falle nach 7 Jahren, d.h. in den meisten Fällen slow/late - Reaktion

10 7. Vorliegen einer e AKR - Schädigung g Empfehlungen für die Schadensdiagnose und die Bauliche Erhaltung von AKR geschädigten Fahrbahndecken aus Beton aufgestellt von Herrn Dr. Ing. R. Anger (BB) und Herrn D. Marquordt (ST) sowie Herrn R. Bender (MV), Frau S. Bilgeshausen (BMVBS), Herrn A. Dietz (SN), Herrn E. Eickschen (VDZ), Frau A. Gipper (BMVBS), Herrn S. Höller (BASt), Frau S. Huland (BASt), Herrn B. Jannicke (NRW), Frau J.Klee (BB), Herrn C. Krelle (ST), Herrn R. Kretz (HE), Frau B.Krieger (BASt), Herrn E. Noske Inhaltsverzeichnis 1. Einführung 2. Schadensmechanisms und entwicklung 3. Schadensdiagnose 4. Schadenskategorien 5. Bauliche Erhaltung Januar 2009

11 7. Vorliegen einer e AKR Schädigung g Schadenskategorie I Verfärbung an den Querfugen beginnende Netzrissbildung

12 7. Vorliegen einer AKR Schädigung g Schadenskategorie II ausgeprägte Rissbildung an den Fugen ausgeprägte Netzrissbildung

13 7. Vorliegen einer AKR Schädigung Schadenskategorie III einbrechende Querfugenbereiche Substanzverlust

14 8. Erforschung der Ursachen von AKR - Schäden in Brandenburg für Betondecken: 15 Sande, davon 4 häufig 6 Kiese, davon 1 sehr häufig 11 Splitte, davon 3 häufig, 1 sehr häufig Schäden im Zusammenhang mit: Grauwacke, Kies, Quarzporphyr

15 9. Sanierung von AKR Strecken e Frühzeitiges Eingreifen verhindert überproportionalen p Schadensfortschritt.

16 9. Sanierung von AKR - Strecken e Zur Aufrecherhaltung der Verkehrssicherheit wird zunächst wird mit Gussasphalt geflickt.

17 9. Sanierung von AKR - Strecken Überbauung mit Asphalt -zweischichtig in einer Dicke von 9 12 cm -ggf. Abfräsen der Betondecke bei Zwangspunkten -Vorflicken der Fugenbereiche mit Gussasphalt

18 9. Sanierung von AKR Strecken Variante 1: 4 cm SMA 11S 5,55 cm AC 16 BS SAMI -Schicht 1A it 25b Anspritzen von 2,5 bzw. 3,0 kg/m2 PmB 40/100-65A für SAMI - Schicht

19 9. Sanierung von AKR Strecken e...trockenes Wetter, ca C... Detail 2 Ab t d Bi d itt l it 8 10 k / 2 2. Abstreuen des Bindemittels mit 8-10 kg/m2 Körnung 8/11

20 9. Sanierung von AKR Strecken 3. Einbau von Asphaltbinder und Deckschicht aus Splittmastixasphalt

21 9. Sanierung von AKR Strecken Variante 2: 4 cm SMA 11 S 5,5 cm AC 16 BS Asphaltarmierung Asphaltarmierungen aus: -vlieskaschiertem Polyestergitter -knotensteifem Polypropylengitter -Glasverbundstoff -Glasfasergitter

22 9. Sanierung von AKR Strecken e Armierung aus vlieskaschiertem Polyestergitter -Verlegen der Armierung in 800 g/m2 Bitumenemulsion auf 5,0 cm ATS -Überbauung mit 5,0 cm AC 16 BS und 4,0 cm SMA 11 S

23 9. Sanierung von AKR Strecken Verlegen von knotensteifem Polypropylengitter g y y g in 2,0 kg/m2 Bitumenemulsion

24 9. Sanierung von AKR Strecken Wellen im Gitter Gitter an der Oberfläche des Asphaltbinders

25 9. Sanierung von AKR Strecken e Variante 3: 4 cm SMA 11 S zweistufige Haftbrücke -Haftbrücke aus 100 g/m2 Haftkleber und 600 g/m2 PmB 25/55-55 A auf Beton -4,0 cm SMA 11 S -Nachschneiden der Fugen auf 100 m Armierung aus Glasverbundstoff ohne Nachschneiden h der Fugen

26 9. Sanierung von AKR Strecken Grundhafter Ausbau alte Betondecke horizontal abgeschert Aufbrechen der alten Betondecke Einbau der Asphaltschichten

27 9. Sanierung von AKR - Strecken Geschätzte Kosten für die Sanierung von AKR - Strecken (nur bereits bekannte und Verdachtsfälle): 60 Millionen Zum Vergleich: davon könnten ca. 60 km Richtungsfahrbahn zweistreifig + Standstreifen grundhaft ausgebaut werden.

28 10. Berücksichtigung der AKR im Regelwerk 1. Gesteinskörnungen: - nur Verwendung von E I OF nach Teil 2 der RiLi - nach Teil 3 der RiLi Verwendung nur, wenn Eignung in Gutachten bestätigt wird 2. Zement: + Alkali Richtlinie des DAfStb von 2007 idr i.d.r. CEMI325R 32,5 oder 425N 42,5 mit Natriumäquivalent von max. 0,80 M-%

29 11. AKR Prüfverfahren e für Gesteinskörnungens Teil 2: Prüfverfahren für OF Teil 3: - schnelle Prüfverfahren (Schnellprüfverfahren oder Mörtelschnelltest) - Betonversuch Grenzwerte für schnelle Prüfverfahren Teil 3: Schnellprüfverfahren 1,0 mm/m nach 13 Tagen Mörtelschnelltest 1,5 mm/m nach 28 Tagen

30 12. Besonderheiten ete von Kies und Sand Sande schwierig zu beurteilen,aber manchmal entscheidend für Reaktivität des Gesteinskörnungsgemisches Kiese mit Anteilen an slow/late Gesteinen nach Teil 3 prüfen! R kti ität b h Ki i ht i höh l Reaktivität von gebrochenem Kies nicht immer höher als von ungebrochenem

31 13. Bau neuer Betondecken e Betondecken für außergewöhnliche h Verkehrsbelastungen bei Lärmanforderungen

32 14. Verhindern der AKR momentan Zusätzlich zu TL und ZTV Beton ausgeschrieben: - Grauwacke und RC ausgeschlossen - gutachterliche Stellungnahme für alle Gesteinskörnungen und für den Beton

33 14. Verhindern der AKR momentan Die Verantwortung liegt zur Zeit ganz und gar und vertrauensvoll in den Händen der Gutachter.

34 14. Verhindern der AKR momentan Probleme: -schnelle Prüfverfahren nur für Gesteinskörnungsprüfungen mit scharfer Bewertung -Beurteilung des Betons damit nicht möglich - für Performancetests keine Zeit

35 15. Zukünftig Bauen ohne AKR Bei Betondecken: - Wasser nicht zu verhindern - Alkalien von außen nicht zu vermeiden

36 15. Zukünftig Bauen ohne AKR Fragen:????? - weitere Absenkung des Alkaligehaltes im Zement sinnvoll? - Anwendung von CEM II? - Anwendung neuer Prüfverfahren? -nur bestimmte Gesteinskörnungen?

37 15. Zukünftig Bauen ohne AKR Wenn wir die AKR beherrschen... h...dann kann ruhig mal einer in den frischen Beton reinlaufen oder fahren, damit kommen wir klar...

38 Was wir nicht mehr wollen...

39 ...was wir nicht mehr wollen...

40 Sanierung von Alkali Kieselsäure geschädigten Fahrbahndecken aus Beton Betondecken werden von Menschen gebaut. Wir müssen sie gut bauen, dass sie gut von Menschen genutzt werden können.