Das Quellverhalten von Alkalisilikatgelen unter Beachtung ihrer Zusammensetzung

The swelling behaviour of alkali silicate gels considering their composition

  • Im Rahmen dieser Arbeit wurden über verschiedene Herstellungsverfahren 48 Gelproben erzeugt und auf ihr Quellverhalten untersucht. Dabei wurde eine Wiederholbarkeit der Messungen mit anderen Bearbeitern überprüft und nachgewiesen. Es zeigt sich in den Quellversuchen, dass hohe Alkaligehalte in den Gelproben bei einer niedrigen Löslichkeit (durch geringe Mengen Calcium in der Probe hervorgerufen) hohe Quelldrücke erzeugen. Ein Einfluss des Natrium-Kalium-Verhältnisses (Alkaliverhältnis) auf das Quellverhalten der Gelproben ist nicht zu erkennen. Der Einfluss des Calciums im Gel zeichnet sich deutlich ab, ohne Calcium bauen die Proben keine Quelldrücke auf, bei zu hohen Calciumgehalten entstehen nicht quellfähige Alkali-Calcium-Silikat-Hydrate. Ein quellfähiger Bereich kann von ca. 5 % bis zu ca. 30 % Calciumanteil im Gel angegeben werden. Neben dem Einfluss des Calciumgehaltes auf das Quellverhalten der Gele ist auch ein Einfluss des Alkali-Silika-Verhältnisses in den Proben nachweisbar. Wird dieses Verhältnis in den Proben stark Richtung Kieselsäure verschoben, d. h. niedrige Alkalianteile im Gel, kommt es zu keinen Quellerscheinungen. Somit kann die Wirkung von AKR-vermeidenden Zusätzen (FA, Silika usw.) mit diesen Messungen bestätigt werden. Es kann gezeigt werden, dass die ermittelten Quelldrücke eines Alkalikiesel-Gels ein Gesteinskorn oder/und die umgebende Matrix zerstören können. Aus diesen oben genannten Erkenntnissen wird ein Bereich einer quellfähigen Zusammensetzung eines Gels in einem Dreistoffdiagramm angegeben und es können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden: •Ein Quelldruck kann in einem AK-Gel nur bei einer bestimmten Menge an eingebautem Calcium aufgebaut werden. •Diese Quelldrücke können deutlich Werte über 10 N/mm² erreichen. •Die im Beton verwendeten Gesteinskörnungen und auch die sie umschließende Mörtelmatrix können mit Quelldrücken in den hier bestimmten Größenordnungen zerstört werden. •Die bekannten Modelle zur Alkali-Kieselsäure-Reaktion müssen um den Einbau des Calciums in ein entstandenes AK-Gel erweitert werden.
  • In the context of this work over different manufacturing processes 48 gel samples were produced and examined for their swelling behaviour. A repeatability of the measurements with other editors was examined and proven. It shows up in the swelling tests that high alkali contents in the gel samples produce high swelling pressures. An influence of the sodium potassium relationship (alkali relationship) on the swelling behaviour of the gel samples is not to be recognized. The influence of the calcium in the gel appears clearly, without calcium develops the samples no swelling pressures, with to high calcium contents develops not swelling alkali calcium silicate hydrates. A swelling range can be indicated from approx 5% to approx 30% calcium content in the gel. Apart from the influence of the calcium content on the swelling behaviour of the gels also an influence of the alkali Silika relationship is in the samples provable. If this relationship in the samples is shifted strongly direction silicic acid, i.e. low alkali portions in the gel, it comes to no swelling pressure. Thus the effect of ASR avoiding additives (fly asch, silica etc.) with these measurements can be confirmed. It can be shown that the determined swelling pressures of an alkali silicate gel can destroy a rock grain and/or the surrounding matrix. From these realizations specified above a range of a pourable composition of a gel will be able to do it indicated in a three material diagram and the following conclusions to be pulled: •A swelling pressure can be developed in a alkali silcate gel only with a certain quantity of inserted calcium. •These swelling pressures can reach values over 10 N/mm². •The rock granulations used in the concrete and also the mortar matrix enclosing them can be destroyed with swelling pressures in the orders of magnitude determined here. •The well-known models for alkali silicic acid reaction must be extended by the installation of the calcium into a developed Alkali silcate gel.

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Metadaten
Author: Thomas Mansfeld
DOI (Cite-Link):https://doi.org/10.25643/bauhaus-universitaet.1375Cite-Link
URN (Cite-Link):https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:wim2-20090106-14572Cite-Link
Advisor:Prof Jochen StarkGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):2009/01/06
Year of first Publication:2008
Date of final exam:2008/12/04
Release Date:2009/01/06
Publishing Institution:Bauhaus-Universität Weimar
Granting Institution:Bauhaus-Universität Weimar, Fakultät Bauingenieurwesen
Institutes:Fakultät Bauingenieurwesen / F. A. Finger-Institut für Baustoffkunde
Tag:Alkali-Kieselsäure-Gel; Alkali-Kieselsäure-Reaktion; Quelldruck; Quellen
alkali silicate gels; alkali silicate reaction; swelling
GND Keyword:Alkalilösliche Kieselsäure; Beton
Dewey Decimal Classification:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
BKL-Classification:56 Bauwesen / 56.12 Betonbau
56 Bauwesen / 56.45 Baustoffkunde
Licence (German):License Logo Creative Commons 4.0 - Namensnennung-Nicht kommerziell (CC BY-NC 4.0)