Carbonatisierung von alkalisch-aktivierten Bindemitteln und Betonen - Mechanismen und Auswirkungen (CaaB)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Frank Dehn; Dr.-Ing. Gregor Gluth
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492587490

Alkalisch-aktivierte Bindemittel (AAB) und aus ihnen hergestellte Betone (AAB-Betone) sind vielversprechende Baustoffe für eine Vielzahl von Anwendungen. Um einen sicheren Einsatz dieser Materialien gewährleisten zu können, sind jedoch noch bestehende Unsicherheiten bezüglich ihrer Eigenschaften auszuräumen; dies betrifft insbesondere ihre Dauerhaftigkeit. Ein besonders wichtiger Teilaspekt der Dauerhaftigkeit ist das Verhalten der AAB-Betone bei Zuritt von Kohlenstoffdioxid aus der Luft, d. h. ihre Carbonatisierung und die Schutzwirkung, die sie diesbezüglich für eine eingebettete Stahlbewehrung aufweisen. Hierzu liegen in der Literatur zum Teil widersprüchliche Aussagen vor und die Effekte wichtiger Einflussgrößen sind noch nicht verstanden. Darüber hinaus ist unklar, inwieweit gängige Verfahren zur Prüfung des Carbonatisierungswiderstands auf AAB-Betone anwendbar sind. Das Forschungsvorhaben soll zur Klärung dieser Fragen beitragen, indem die anfängliche Oberflächencarbonatisierung solcher Betone und ihre Konsequenzen, die Anwendbarkeit der Phenolphtalein-Methode, der Einfluss der Kohlenstoffdioxid-Konzentration, der Einfluss von Auslaugungsprozessen und der Einfluss der Luftfeuchtigkeit auf die Carbonatisierung von AAB untersucht werden. Dazu werden AAB-Pasten und AAB-Betone mit systematisch variierenden Calciumgehalten definierten Carbonatisierungsbeanspruchungen ausgesetzt und anschließend baustofflich und chemischmineralogisch charakterisiert. Hierbei kommen insbesondere ortsaufgelöste Verfahren wie Ramanmikroskopie und Mikro-RFA zum Einsatz, um dem Fortschreiten der Carbonatisierungsfront Rechnung zu tragen und dieses im Detail zu analysieren. Ziel ist es, erstmalig und systematisch mechanistische Modelle der Carbonatisierung von AAB-Betonen mit unterschiedlichen Ca-Gehalten unter Berücksichtigung paralleler Auslaugung zu entwickeln. Hierauf basierend sollen Empfehlungen zu aussagekräftigen, beschleunigten Prüfverfahren für den Carbonatisierungswiderstand von AAB-Betonen gegeben werden. Ferner sollen die Möglichkeiten und Grenzen der Anwendbarkeit von AAB-Betonen identifiziert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen