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Projekt
Rheologie von klinkerarmen Betonen mit maßgeschneiderten Fließmittelpolymeren - Steuerung und Modellierung der Viskosität und des thixotropen Strukturaufbaus
Antragsteller
Dr. Daniel Jansen; Professor Dr.-Ing. Dirk Lowke
Fachliche Zuordnung
Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
Förderung
Förderung seit 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387118319
Um ein tiefgreifendes Verständnis für die grundlegenden Mechanismen der Verarbeitungseigenschaften zementbasierter Werkstoffe zu entwickeln, ist Grundlagenforschung zu den Wechselwirkungen zwischen der Mikrostruktur und den rheologischen Eigenschaften des Zementleims unabdingbar. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es daher, den Einfluss der Fließmittel/Partikel-Wechselwirkungen auf die Mikrostruktur, die Viskosität und den thixotropen Strukturaufbau zement-basierter Suspensionen zu untersuchen.Die grundlegende Beschreibung der inneren Struktur zementbasierter Suspensionen stellt aufgrund der Polydispersität, der Undurchsichtigkeit, der hohen Feststoffkonzentrationen und der Hydratationsreaktion keine triviale Aufgabe dar. Daher fehlt es derzeit an einem fundamentalen Verständnis der inneren Struktur von Zementleim, welcher die Verarbeitungseigenschaften von Beton maßgeblich bestimmt. Darüber hinaus beeinflusst die Mikrostruktur des frischen Zementleims die Mikrostruktur des Zementsteins und damit maßgeblich die Festigkeit und Dauerhaftigkeit des Betons.Die Mikrostruktur selbst wird durch die interpartikulären Wechselwirkungen bestimmt. Vereinfacht kommt es zu einer Agglomeration sobald die anziehenden Wechselwirkungen die abstoßenden Wechselwirkungen übersteigen. Das Verständnis des Einflusses von Fließmitteln auf die Mikrostruktur und die zuverlässige Beschreibung der interpartikulären Wechselwirkungen in zementbasierten Suspensionen stellen somit einen maßgeblichen Schritt zum grundlegenden Verständnis der rheologischen Eigenschaften dar.Im geplanten Forschungsvorhaben sollen Zementleime und Mörtel mit spezifisch polymerisierten Fließmitteln hergestellt werden. Bei den Fließmitteln mit phosphonat- und polycarboxylat-basierten funktionellen Gruppen werden gezielt die Hauptkettenlänge, die Seitenkettenlänge und die Seitenkettendichte variiert. Von den Leimen und Mörteln werden dann die Viskosität und der thixotrope Strukturaufbau mittels Rotationsrheometrie bestimmt. Gleichzeitig, wird die Aufbau der Mikrostruktur mittels eines in-situ-Lasermessverfahren (Dynamical Optical Reflectance Measurement with Selective Multi Depth Focus) beobachtet. Die Kinetik des Strukturabbaus in Abhängigkeit der Scherrate wird hingegen im Rahmen dieses Forschungsvorhabens nicht adressiert. Der Einfluss der Fließmittelstruktur auf die Mikrostruktur, die Viskosität und den thixotropen Strukturaufbau wird abschließend auf Basis der kolloidalen Oberflächen-Wechselwirkungen, der Hydratationskinetik und eines Mikrostrukturmodels diskutiert.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
