In-situ-mikroskopische Untersuchungen zur Wechselwirkung von Zusatzmitteln mit Festkörper-Oberflächen in zementären Systemen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der Einsatz effektiver, rheologiemodifizierender Zusatzmittel sind in der modernen Betontechnologie zwingend notwendig. Sei es der wirtschaftlichere, weil schnellere Einbau von fließfähigem Beton in geringeren Festigkeitsklassen oder die Herstellung von hoch- und ultrahochfesten Betonen. Fließmittel und Latexdispersionen spielen eine zentrale Rolle beim Einsatz und bei der Entwicklung innovativer zementgebundener Baustoffe. Zur detaillierten Untersuchung der Wirkungsmechanismen wurde in diesem Projekt eine Methode basierend auf der Fluoreszenzmikroskopie entwickelt, die die Beobachtung der Wechselwirkungen zwischen Fließmittel und Feststoffbestandteilen des zementären Systems in-situ erlaubt. Es konnten verschiedene Routen ermittelt werden, um Fließmittel und Dispersionspulver mit unterschiedlichen Fluorochromen zu koppeln. Die Adsorption der Fließmittelmoleküle an feinkörnigen inerten und auch reaktiven Feststoffpartikel kann mit dieser Methode zeitaufgelöst gemessen werden. Bisher konnte die Adsorption von Zusatzmitteln auf mineralischen Oberflächen nur indirekt gemessen und quantifiziert werden, was im chemisch komplexen System zementärer Bindemittel von Nachteil ist. Mit Hilfe des neuen Untersuchungsansatzes wurde das Adsorptionsverhalten verschiedener Fließmittelvertreter (MPEG, APEG) untersucht und in Zusammenhang mit ihrer verflüssigenden Wirkung, aber auch mit der unerwünschten Verzögerung der Zementhydratation gebracht. Ergebnisse verschiedener Untersuchungsmethoden korrelieren hiermit weitgehend und bestätigen bisherige Erkenntnisse und Vorstellungen der Fließmittelwirkung. Durch dieses Projekt konnte der fluoreszenzmikroskopischen Untersuchungsansatz etabliert werden und ermutigt zum weiteren Einsatz der Methode.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen zur Fließmitteladsorption und Korrelation zur UHPC-Rheologie in: F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde (Hrsg.), 20. Internationale Baustofftagung Ibausil. F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde. Weimar, S. 1959–1965
Arend, J., Wetzel, A., Middendorf, B.
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In-situ investigation of superplasticizers: From fluorescence microscopy to concrete rheology. Cement and Concrete Research 2018, 113, 178–185
Arend, J.; Wetzel, A.; Middendorf, B.
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In-situ-investigation of superplasticizer-particle-interaction by fluorescence microscopy. Materials Today: Proceedings 2018/5, 2018. S. 15292–15297
Arend, J.; Wetzel, A.; Middendorf, B.
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Fluorescence microscopic approach for superplasticizer science, ICCC Prague 2019 : 15th International Congress on the Chemistry of Cement : book of abstracts : Prague, Czech Republic, September 16-20, 2019 / Editor: Jan Gemrich, 2019
Arend, J.; Wetzel, A.; Middendorf, B.
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Measuring the adsorption of superplasticizers on clinker phases in a combined SEM-CLMS study, Peterson, K. (Hrsg.), 17th Euroseminar on Microscopy Applied to Building Materials 2019. S. 48–53
Wetzel, A.; Arend, J.; Middendorf, B.
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Predicting the efficacy of superplasticizers by fluorescence, Peterson, K. (Hrsg.), 17th Euro-seminar on Microscopy Applied to Building Materials, 2019. S. 48– 53
Arend, J., Wetzel, A., Middendorf, B.
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Fluorescence Microscopic Investigations of the Retarding Effect of Superplasticizers in Cementitious Systems of UHPC. Materials 2020, 13
Arend, J.; Wetzel, A.; Middendorf, B.
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Fluorescence Microscopy of Superplasticizers in Cementitious Systems: Applications and Challenges. Materials 2020, 13, 3733
Arend, J.; Wetzel, A.; Middendorf, B.
