Betonkrebs

Die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (kurz AKR) oder auch nur Alkalireaktion oder Alkalitreiben, umgangssprachlich auch Betonkrebs, ist die Bezeichnung für die chemische Reaktion zwischen Alkalien des Zementsteins im Beton und Betonzuschlägen mit alkalilöslicher Kieselsäure.

Beton darf keine nennenswerte Mengen schädlicher Bestandteile enthalten. Dies können unter anderem Betonzuschläge mit alkalilöslichen Kieselsäuren sein, die in feuchter Umgebung mit den Alkalien des Zementsteins (Na+, K+) reagieren. Dadurch kommt es zu Treiberscheinungen bzw. zu einer Volumenzunahme mit Rissen und Abplatzungen, welche das Betonbauteil stark schädigen können.

Als alkaliempfindlich gelten Gesteine, die amorphe oder feinkristalline Silikate enthalten, wie z. B. Opalsandstein und poröser Flint. Insbesondere die in Norddeutschland in größeren Mengen vorkommenden Opalsandsteine sowie die Grauwackevorkommen in der Lausitz können schädliche Mengen an alkalilöslicher Kieselsäure enthalten. Durch Verwendung von Zementen mit niedrigem wirksamen Alkaligehalt (Zement-Kennbuchstaben: NA) und durch Begrenzung des Zementgehaltes im Beton, kann bei Verwendung von Betonzuschlägen mit alkaliempfindlichen Bestandteilen die Alkalireaktion meist vermieden werden. Weitergehende Angaben dazu sind in einer Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton zu finden.

Aufgrund von Schäden aus Alkalireaktion musste unter anderem die 1965/66 erbaute Lachswehrbrücke in Lübeck zwei Jahre später wieder abgerissen werden.

Mitte der 1970er Jahre begann man bei der Deutschen Reichsbahn im Gleisbau Ostseekies für Spannbetonschwellen beizumischen, wodurch der Beton sehr schnell kristallisierte und zunächst ungewöhnliche Festigkeit erhielt. Unter ständiger Belastung setzte sich die Kristallisation bis zur Zerstörung des Betons fort. Betroffen waren mehrere tausend Kilometer Bahnstrecke, was vor allem auf den stark ausgelasteten Hauptstrecken enorme Auswirkungen auf den Zugbetrieb hatte. Es dauerte Jahrzehnte (etwa bis 1992), bis die Deutsche Reichsbahn alle betroffenen Kilometer Oberbau erneuern konnte. Eine vergleichbare Reaktion wurde 2007 im Beton der verbauten Schwellen der Schnellfahrstrecke Berlin - Hamburg festgestellt. Die Sanierung begann 2009, unzählige Fernzüge müssen hierfür weiträumig umgeleitet werden.

Literatur

  • Zuschlagverhalten im Beton - Alkali-Kieselsäure-Reaktion.- Geowiss. Mitt. von Thüringen 2000, Beiheft 9, S. 153-181

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