Alkalitreiben und seine Vermeidung

   
Der Autor ist für jede Diskussion offen und erwartet gern Ihre Anfragen; Hinweise und Bemerkungen sind per Email, telefonisch oder postalisch jederzeit willkommen und werden umgehend beantwortet.

Dr. Gerhard Hempel
Schuetzenhofstraße 44
07743 Jena
Tel.: 03641-823133
Email: ghempel.jena@googlemail.com
Über den Autor:
Der Autor hat von 1951 bis 1956 Geologie (Hauptfach) und Mineralogie an der Friedrich-Schiller-Universität Jena studiert und in diesen Fächern promoviert. Nach fast dreizehnjähriger wissenschaftlicher Tätigkeit (Forschung, Lehre/Ausbildung) an dieser Hochschule wurde der Arbeitsvertrag im Vorfeld der Dritten Hochschulreform durch eine bestimmte Abteilung 1968 beendet. Nach kurzer Unterbrechung wurde der Autor wissenschaftlicher Mitarbeiter im Institut für Baustoffe Weimar (heute MFPA) der Deutschen Bauakademie Berlin (Abteilung Baustoffchemie, Abteilung Beton).
Hauptfelder der FE-Arbeit waren wissenschaftlicher Vorlauf im Bauwesen, Auftragsforschung (Ministerium für Bauwesen, Ministerium für Verkehrswesen, Bezirke, Kombinate, Betriebe, Kommunen) und Kooperation/Forschungsverbund (baustoffrelevante FE-Institute, Deutsche Akademie der Wissenschaften zu Berlin) auf folgenden Gebieten: Autoklavprozesse, autoklavlose Erhärtung aktivierter Silikatgemische (raumwandgroße Elemente), Sonderbetone und Betondauerhaftigkeit.
Nach der Aufklärung der Schadensentwicklung an Spannbetonschwellen in Gleisen der Deutschen Reichsbahn und von Exportschwellen aus allen Werken (1981 und 1983) und Einführung wirksamer Vorbeugemaßnahmen erhielt der Autor am 05.03.1984 den Gutachterstatus für Bausachverständige (Zulassung/Zulassungsgebiet: Register-Nr. Sw 122/"Betonkonstruktionen des Verkehrswesens").
Der Autor ist Mitglied im Landesverband Thüringen der Sachverständigen (Mitglieds-Nr. 037) und Gründungsmitglied desselben. Für ein "Gutachter- und Koordinierungsbüro" wurde dem Autor am 26.04.1990 vom Gewerbeamt der Stadt Jena die Gewerbegenehmigung erteilt.

Einige Ergebnisschwerpunkte seiner Tätigkeiten sind: 1. Bestimmung des Beginns umfangreicher Gefährdungen durch Einführung bestimmter neuer, energiesparender Zementtechnologien (ab 1962) und Nachweis der statistischen Verteilung der umfangreichen untersuchten Schäden bis 1990 und deren Neuanstieg; 2. Vorgabe für alkalireduzierten Zement (ZW Rüdersdorf, 0,80 M-% wirksamer Alkalien) sowie für alle alkalireichen Zemente (1,00 M-%); 3. Ableitung einer betonverträglichen Grenzalkalität für die Zuschlag-Nordprovenienz = klassische AKR einerseits (3.200 g/m³ Beton) und für die Südprovenienz mit komplexen Silkaten als Reaktionsträger (3.600 g/m³); 4. Entwicklung eines objektiven Zuschlagprüfverfahrens für Zuschläge der Südprovenienz und Mischprovenienz (Zulassung 1985); 5. Entwicklung eines Bauwerksmonitorings (Testquadratmethode) und ihre Anwendung auf netzrißgeschädigte Betonbauwerke und -objekte in den drei Nordbezirken ab 1982 im methodischen Verbund mit der zeitraffenden Vorausbestimmung der Restdehnung sowie Restgefährdung an Hand von Bohrkernen durch reaktionsfördernde Lagerung; 6. Empfehlung geeigneter Filteraschen zur Alkaliabpufferung während der IBAUSIL 1982 (mit Koautoren: Die betonschädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion und Maßnahmen zu ihrer Vermeidung.- 8. IBAUSIL, 14. bis 18. Juni, S. 28 - 33) in Weimar.
Ab Oktober 1990 wurde der Forschungsverbund erweitert. Das eingebrachte Erkenntnis- und Erfahrungsgut steht wiederum den industriellen Aufwendungen für die Alkalibegrenzung (auf das Niveau des geregelten NA- und R-Zementes) gegenüber. Erneute Untersuchungen von über 30 Bauwerken im Bereich der Nordprovenienz mit der MPA Braunschweig (und technisch unterstützt von der Prüftechnik Rostock-Hinrichsdorf) im Auftrag des Bundesministeriums für Verkehr (und des Landesamtes für Straßenbau und Verkehr des Landes Mecklenburg-Vorpommern) haben die eingebrachten Erkenntnisse und Erfahrungen bestätigt. Zu jüngeren baupraktischen Ergebnissen gehören Rückbau/Ersatz von Brückenbauwerken Tessiner Straße/DB in Rostock, B 103/DB-Gleis Karow, A 19/B 110 bei Rostock-Brinckmansdorf ("Abfahrt Sanitz" bzw. Rostock Süd), A19/B103 Dummerstorf, Brücke in Lübz, Brücke in Plau. Dagegen erstmalig war zur gleichen Zeit die Untersuchung von 17 ähnlich stark geschädigten Stadtstraßen- und Autobahnbrücken Berlins durch den Autor und sein Team im Auftrag der Senatsverwaltung für Bau- und Wohnungswesen zu bewältigen.



Erläuterungen am alkalireaktionsgschädigten Brückenbauwerk BW 904 in Jena ("Knoten Lobeda") über die Stadtrodaer Straße (02.12.2005)



Netzrissgeschädigte Räumerlaufbahn, Nachklärbecken der Kläranlage Mühlhausen/Thür. (25.04.2006), Foto aus Gutachten im Auftrag des IBW Weimar
Im September 1979 wurde das Institut für Baustoffe Weimar der Deutschen Bauakademie Berlin vom Ministerium für Bauwesen, Bereich Baumaterialienindustrie, mit bestimmten Schadensbildern an Wohn- und Gesellschaftsbauten, Industrie- und Verkehrsbauten (Hafenbauten eingeschlossen) im Gebiet um Rostock, Bezirk Rostock und anderen Nordbezirken konfrontiert und mit deren Ursachenklärung und mit der Ableitung von Vorbeugemaßnahmen beauftragt. Die örtliche Bauaufsicht hatte bereits fünf Jahre lang gegenüber dem Ministerium für Bauwesen und der Zementindustrie Aufklärung und Unterstützung für die künftige Vermeidung bzw. für Vorbeugemaßnahmen eingefordert, unterstützt von fachspezifischen Neuerscheinungen in der Bundesrepublik Deutschland. Erst nach dieser Vorgeschichte wurde vom Ministerium für Bauwesen Berlin (Scharrenstraße) die Bauakademie und von dieser das Institut für Baustoffe Weimar gemäß seines Status als zentrales Institut für Baustofforschung mit dem entsprechenden Auftrag höherer Dringlichkeit betraut. Innerhalb unseres Institutes, Abteilung Baustoffchemie und anschließend Abteilung Beton, wurde dem Autor die Aufgabe der Schadensaufklärung und -vorbeugung übertragen. Hierzu gehörten petrographische Zuschlag- und Lagerstättenanalyse, Bauwerks- und Bauteiluntersuchungen (mit Nebelkammerlagerung und Längenänderungsmessungen gemäß der Methode von U. Ludwig & W. Bauer der NRW TH Aachen 1976: Untersuchungen zur Alkali-Zuschlagstoff-Reaktion.- Zem.-Kalk-Gips 29, S. 401 - 411) sowie baustoffchemische Untersuchungen an Zement und Beton.
Bereits in diese Anfangszeit fiel die territoriale Ausweitung auf mittlere und Südbezirke (mit Zuschlägen aus komplexen Silikaten) sowie auf kombinierte und pure Wärmebehandlungsschäden an Betonerzeugnissen. Die Ausdehnung der Schadensproblematik hat eine Lawine der Auftragserteilung auch durch Bezirksämter, Kommunen und Betriebe geführt. Durch Rückkopplungen über Gutachtenduplikate sowie FE-Berichte ging das Ministerium für Bauwesen bereits ab 1985 verstärkt zu Dämpfungsmaßnahmen über, die bereits 1986 infolge verstärkter Mängelwirtschaft in persönlichen Anfeindungen (Abmahnung mit politischem Akzent) gipfelten. Dennoch gelang es bis 1989, vor allem die zementseitigen Forderungen (Bilanzierung der NA-Zemente und des entwickelten Alkalireduzierten Zementes nach Bedarfsgebieten, Begrenzung der Spitzenzemente auf einen 1%-Spiegel des Alkaligehaltes als gravierendste Maßnahme) durchzusetzen und die Schäden endgültig zu eliminieren.