Schäden durch die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) bei beschichteten Industrieböden

1 Schadensmechanismus einer »üblichen« AKR

Bei der Alkali-Kieselsäure-Reaktion (nachfolgend AKR genannt) handelt es sich um die Reaktion zwischen alkaliempfindlichen Gesteinskörnungen mit in den Poren des Betons gelösten Alkalihydroxiden. Bei den alkaliempfindlichen Gesteinskörnungen ist zu differenzieren zwischen sehr schnell reagierenden Gesteinskörnungen (hierbei handelt es sich um Gesteine wie Flinte, Kieselkreiden und Opalsandsteine), eher langsam reagierenden Gesteinskörnungen wie gebrochene Grau­wacken, gebrochene Quarzporphyre (Rhyolithe), gebrochene Kiese des Oberrheins sowie gebrochene und ungebrochene Kiese aus den Einzugsgebieten verschiedener Flussläufe überwiegend im Bereich der neuen Länder und anderen ggf. als kritisch anzusehenden, eher langsam reagierenden Gesteinskörnungen wie Graniten, Granodioriten, Andesiten oder Quarziten.

Um die Reaktion auszulösen, muss ein hohes Alkalipotenzial im Beton enthalten sein oder von außen in Form von Tausalzen zugeführt werden. Außerdem muss eine ausreichend hohe Feuchtigkeit für die Ausbildung einer schädigenden AKR zur Verfügung stehen. Der Einfluss der Feuchtigkeit auf die Alkali-Zuschlag-Reaktion der Gesteinskörnung wird auch durch die Differenzierung der Feuchtebedingungen in der AKR-Richtlinie [1] (Tabelle 1) und den damit in Verbindung stehenden betontechnologischen Maßnahmen (Tabelle 2) deutlich.

Liegen die oben genannten Voraussetzungen vor, so entstehen quellfähige, gelartige Reaktionsprodukte in Form von Alkalisilikathydraten. Die Entstehung des treibenden AKR-Gels erfolgt dabei vorwiegend in der Grenzfläche zwischen den Gesteinskörnern und der Bindemittelmatrix sowie bei vorliegenden Wegsamkeiten auch im Korn. Das hier entstandene »AKR-Gel« diffundiert in die Zementsteinmatrix und füllt selbst grobe Teile des Porensystems aus. Aufgrund des mit dieser Reaktion in Verbindung stehenden Expansionsdrucks bilden sich Mikrorisse in den gefüllten Porenräumen und einzelnen Gesteinskörnern, die sich in der Betonmatrix fortsetzen und diese zerstören können, wobei sich Risse und Betonabplatzungen ausbilden.

2 Voraussetzungen für eine AKR bei beschichteten Betonböden

Wie die obigen Ausführungen zeigen, stellt die Anwesenheit von Wasser eine zwingende Voraussetzung für das Auftreten einer schädigenden AKR dar. Da es sich bei Industrieböden im Regelfall um (mit Ausnahme von kurzzeitigen Reinigungsmaßnahmen und von Wasserzutritten in Torbereichen) »trockene Innenräume« handelt, die der Expositionsklasse XC1 (und damit in erster Linie der Feuchtigkeitsklasse W0) zuzuordnen sind, wurden Blasenbildungen an beschichteten Industrieböden in der Vergangenheit üblicherweise eher »osmotischen Drücken« oder anderen Ursachen zugeordnet.

Vermutlich finden sich gerade aus diesem Grunde derzeit nur wenige Veröffentlichungen in der einschlägigen Literatur, die sich mit der schädigenden AKR bei beschichteten Industrieböden beschäftigen [5]. Somit verwundert es nicht, dass sich die Vorstellung, dass die im Beton durch die Beschichtung »eingesperrte« Feuchtigkeit ausreichen könnte, um eine schädigende AKR auszulösen, erst in jüngerer Zeit entwickelte. In [5] wurde in der Folge darüber »diskutiert«, ob sich die nachfolgend genannten Einflüsse begünstigend auf eine schädigende AKR auswirken könnten:

1. Reaktion lösungsmittelhaltiger Bestandteile der Grundierung mit vereinzelt gebildeten AKR-Gelen. Diese AKR soll durch Mikrorisse ermöglicht werden, die den Zutritt lösemittelhaltiger Bestandteile der Grundierung in tiefer liegende Betonzonen ermöglicht. Im Innern des Betons beschleunigen die lösungsmittelhaltigen Bestandteile dann die Bildung von AKR-Gelen.
   
   
2. Durch die Veränderung des Diffusionsverhaltens des unter der Beschichtung befindlichen Betons werden lösliche Alkalien an die Grenzfläche zwischen der Beschichtung und der Betonoberfläche transportiert, sodass es hier zu einer lokalen Konzentrationserhöhung der Alkalien und damit zur Steigerung des reaktiven Potenzials enthaltener alkalireaktiver Gesteinskörner kommt.

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