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Bewertung und Optimierung der Hydrophobierung zur Verminderung des AKR-Schädigungs­fortschrittes in Fahrbahndeckenbetonen

BASt-Bericht S 93

Frank Weise, Karsten Schrang, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Berlin

108 Seiten
Erscheinungsjahr: 2016
Preis: 19,50 €

Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH

Dieser Bericht steht kostenfrei auch im elektronischen BASt-Archiv ELBA zur Verfügung.

Das Forschungsvorhaben verfolgte das Ziel, die Applikation der Oberflächenhydrophobierung bei Betonfahrbahndecken zu optimieren und deren Einfluss auf die schädigende AKR zu bewerten.

Die Literaturrecherche zum Stand der Technik ergab, dass bisher primär Silane zur Hydrophobierung von Betonen mit erhöhtem AKR-Schädigungspotenzial im Betonstraßenbau mit unterschiedlichem Erfolg Anwendung fanden. National beschränken sich die Erfahrungen auf den praktischen Einsatz von WA65 auf wenige BAB-Abschnitte (A9 und A14). Wissenschaftliche Untersuchungen hierzu fehlen.

Vor diesem Hintergrund erfolgten umfangreiche Laboruntersuchungen am Bestands- und Laborbeton zur:

  • Optimierung der Applikation des Hydrophobierungsmittels
  • Bewertung der Dauerhaftigkeit der hydrophobierten Betonrandzone
  • Analyse der Auswirkungen der Oberflächenhydrophobierung auf den AKR-Schädigungsprozess.

Als Hydrophobierungsmittel kamen die auf dem Wirkstoff Oktyltriethoxysilan basierenden Produkte WA65 und LM7 als Emulsion und GEL30 (Acrylatgel) zum Einsatz. Ihr Verhalten im neu entwickelten Applikationstest war beim Bestandsbeton deutlich schlechter als beim Laborbeton. Hier erwiesen sich WA65 und LM7 als gleichwertig brauchbar, während die geprüfte Modifikation des GEL30 aufgrund seiner geringen Eindringtiefe abzulehnen ist.

Bei den aufbauenden Untersuchungen wurden folgende Erkenntnisse gewonnen:

  • Nachweis der Dauerhaftigkeit der hydrophobierten Betonrandzone im zyklischen Schwingversuch mit aufstehender Prüflösung (exemplarischer Test mit WA65)
  • Nachweis der Verminderung des AKR-Schädigungsprozesses durch Applikation von WA65 beziehungsweise LM7 auf Bestands- und Laborbeton mittels Klimawechsellagerung (Beaufschlagung mit NaCl-Lösung)

Mit einem Langzeitmonitoring des Feuchte- und Salzhaushalts in ausgelagerten Ausbausegmenten mit unterschiedlicher Schadensausprägung im Bereich der Querscheinfuge wird langfristig die dortige Gefahr der Hinterläufigkeit der hydrophobierten Betonrandzone untersucht und bewertet.

Assessment and optimisation of hydrophobic treatment for reduction of the ASR damage process in concrete pavements

The project aimed at optimization the surface hydrophobic impregnation of concrete road pavements and evaluating the effect on damaging ASR.

Literature search identified silane as primarily used hydrophobic impregnation (with varying degrees of success) for concrete with increased ASR-damaging potential. In Germany, the experience with silane is limited to a few motorway kilometers (A9 and A14) impregnated with WA65. Scientific investigations dealing with this topic are missing.

In this respect extensive laboratory investigations on laboratory-made and motorway concrete were carried out in order to

  • optimize the application of the hydrophobic agents,
  • asses the durability of the hydrophobic concrete layer,
  • analyze the impact of the surface hydrophobic impregnation on the ASR-damaging process.

The agents are based on octyltriethoxysilane in different forms, as emulsion in the products WA65 and LM7 and incorporated in an acrylic gel GEL30.

Based on a new developed practical testing regime all hydrophobic agents in motorway concrete showed a significant worse application behavior than in laboratory-made concrete. WA65 and LM7 are equivalent useful for the application on laboratory-made concrete. GEL30 in the present modification is unsuitable for the application due to its low penetration depth.

The subsequent investigations show the following results:

  • Proof of durability of the hydrophobic layer (W65) on a concrete slab with salt solution in top in a cyclic bending test.
  • Proof of retardation of ASR in a cyclic climate storage test by application of WA65 or LM7.

The additional constructed outsourcing test-bench with four large-size motorway segments without and with hydrophobic concrete surface pave way as well as integrated monitoring-system allows the analysis of the moisture and salt distribution in the area of the transverse contraction joint.

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