Fließmitteladsorption in alkalisch-aktivierten Materialien - Fluoreszenzmikroskopische in-situ-Untersuchungen

• Antragsteller: Dr. Alexander Wetzel
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460294323

Alkalisch-aktivierte Materialien (AAM) weisen gegenüber Portlandzement-basierten Bindemittelsystemen Vorteile bezüglich der CO2-Bilanz und in vielen Fällen zudem Vorteile bezüglich der Dauerhaftigkeit auf. Die gesteigerte Dauerhaftigkeit liegt begründet in der Ausbildung von festigkeitsbildenden Phasen, welche sich von den C-S-H-Phasen in Portlandzement-basierten Zementen unterscheiden. Als Ausgangsstoffe kommen Silizium- und Aluminium-reiche mineralische Stoffe in Betracht, welche idealer Weise als feine Partikel und in reaktiver Form vorliegen. Häufig verwendete Ausgangsstoffe sind Hüttensandmehle, Flugaschen oder calcinierte Tone. Da diese Materialien zu der Gruppe latent hydraulischer oder puzzolanischer Stoffe gehören, ist eine Anregung zur chemischen Reaktion notwendig. Hierbei können Alkali-Anreger genutzt werden; am häufigsten werden Alkali-Laugen oder Alkali-Wassergläser verwendet. Alkali-Sulfate oder Alkali-Karbonate können jedoch auch zur Anwendung kommen. Trotz der Vielfalt an Kombinationsmöglichkeiten der Ausgangsstoffe und der Anregerlösungen, sind bisher immer noch keine wirksamen Fließmittel für diese Systeme bekannt, sofern man die Effektivität mit denen für Portlandzement-basierte Systeme vergleichen will. Insbesondere bei höheren Anregerkonzentrationen verlieren die meisten verfügbaren Fließmittel ihre Wirksamkeit. Aus der Kombination von Ausgangsstoffen, Anregertypen und -konzentrationen sowie den Typen an Fließmitteln entsteht eine komplexe Matrix an möglichen Interaktionen, welche einen hohen empirischen Aufwand bei Frisch- und Festbetonuntersuchungen nach sich ziehen. Das Ziel dieses Vorhabens ist die systematische Untersuchung von AAM unter Variation der Ausgangsstoffe, der Anreger-Lösungen und der verwendeten Fließmittel. Hierzu soll eine situ-Mikroskopie Methodik verwendet werden, welche in einem kürzlich abgeschlossenen DFG-Projekt (389127734) etabliert werden konnte. Durch Anfärben der Fließmittelmoleküle mit Fluorochromen, können die Fließmittel mittel Fluoreszenzmikroskopie lokalisiert und somit das Adsorptionsverhalten in variierenden Lösungen untersucht werden. Diese mikroskopischen Untersuchungen sollen mit Frisch- und Festbetonuntersuchungen korreliert werden, in welchen die gleichen Parameter variiert werden. Neben der methodischen Weiterentwicklung der in-situ-Fluoreszenzmikroskopie zur Untersuchung des Adsorptionsverhaltens von Fließmitteln sollen durch die Korrelation der Ergebnisse der verschiedenen Untersuchungen weitere Erkenntnisse gewonnen werden, die die Definition AAM-geeigneter Fließmittel erleichtern. Dadurch kann der Einsatz von alkalisch-aktivierten Bindemittelsystemen erleichtert und die Leistungsfähigkeit dieser Systeme verbessert werden. Insbesondere in Bezug auf die zunehmende Wichtigkeit der Verwendung von Portlandzement-freien oder -reduzierten Systemen ist diese Zielsetzung von Fachgruppenübergreifender Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Bernhard Middendorf