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Projekt
Struktur-Eigenschafts-Korrelation von Frischbeton mit variablem Fließmittel analysiert durch neuartige Kombination von Rheologie und verschiedenen spektroskopischen Methoden
Antragsteller
Professor Dr. Manfred Wilhelm
Fachliche Zuordnung
Architektur, Bau- und Konstruktionsgeschichte, Bauforschung, Ressourcenökonomie im Bauwesen
Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
Förderung
Förderung seit 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 386871659
Unser Ziel ist die Entwicklung verschiedener neuartiger Strategien und Methoden zur Beschreibung der Deformation und des Fließprozesses von Frischbeton auf Basis molekularer und mesoskopischer Prozesse. Ein wichtiger Punkt ist dabei die Analyse relevanter Prozessparameter bei der Verarbeitung von Frischbeton mittels Rheologie in-situ kombiniert mit verschiedenen spektroskopischen Methoden. Der Ursprung des Fließverhaltens liegt in den molekularen Eigenschaften und der Morphologie des Materials, z.B. Frischbeton. Rheologie kann, als makroskopische Methode, nur generelle Zusammenhänge zwischen molekularer Struktur und mechanischen Eigenschaften aufzeigen. Durch die Kombination mit komplementären Methoden zur molekularen Charakterisierung, wie dielektrische Spektroskopie, NMR, SAXS und IR werden jedoch neuartige Erkenntnisse über molekulare Dynamik und Struktur von zeit- und scherabhängigen Phänomenen ermöglicht.Rheo-Dielektrik: Die Kombination von rheologischen und dielektrischen Eigenschaften kann detaillierte Informationen über die Beziehung zwischen lokaler Relaxationsdynamik (z.B. von Wasser) und der makroskopischen Änderung der mechanischen Eigenschaften des Betons liefern. In Mörtel oder Beton, ist der Zementbrei während der Verarbeitung und dem Füllprozess variablen Scherrungen ausgesetzt. Daher werden die rheologischen Messungen bei unterschiedlichen Scherraten mit unterschiedlicher Dauer durchgeführt.Rheo-NMR: Die Bestimmung des Feuchtigkeitsgehaltes im Zement während der Hydrierung der Zementpaste ist essentiell zur Einstellung der gewünschten mechanischen Eigenschaften. Wasser ist bei der Formation und dem Abbau von Beton als Reinstoff oder als Lösungsmittel aggressiver Stoffe involviert. 1H-NMR-Relaxationsspektroskopie ist eine effektive und zerstörungsfreie Technik zur Bestimmung der Mobilität des Wassers. Rheo-IR: Diese Methode wird innerhalb des beantragten Projektes implementiert, um die Chemie der Zementhydrierung in Kombination mit den mechanischen Eigenschaften zu analysieren. IR-Spektroskopie liefert Informationen zur Hydrierung von Frischbetonproben, der Mechanismus der Interaktion zwischen individuellen Partikeln sowie zwischen Partikeln und der Trägerflüssigkeit wird mit Hilfe der Rheo-IR Technik untersucht. So soll ein besseres Verständnis des rheologischen Verhaltens von frischen Suspensionen erreicht werden. Um dies zu erreichen, muss ein neuer Versuchsaufbau entwickelt werden, der es erlaubt, simultan rheologische Daten und IR-Spektren mit ausreichender Sensitivität aufzunehmen.Diese neue, weltweit sicher einmalige Vielfalt an kombinierten Methoden wird neue Erkenntnisse zur Partikelstabilisierung in Frischbeton, z.B. über die Interaktion von reaktiven (hydrierten) Partikeln liefern. Dabei ist die Möglichkeit zur Quantifizierung von Einflüssen wie der Morphologie, der Chemie, der Temperatur, der Zeit, etc. gegeben, was zu einem vollständigeren Model für die Partikelwechselwirkung in Frischbeton führt.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
