Projektdaten

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3D-multiskalen-Charakterisierung von zementgebundenen Baustoffen, 2

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Da neuartige Bindemittel und Betone makroskopisch bis nanostrukturell eine sehr komplexe und heterogene Zusammensetzung aufweisen, nehmen auch die Anforderungen an deren Charakterisierung ständig zu. Die skalenübergreifende Erfassung von Gefügemerkmalen ist dabei eine nach wie vor ungelöste und daher zentrale Aufgabenstellung, denn diese verbessert das Verständnis für wesentliche Baustoffeigenschaften (Festigkeit, Fluid- und Gastransport, Dauerhaftigkeit) und ist Grundlage der realitätsnahen Modellierung. Das Zusammenspiel von Röntgen-Computertomographie (sub-µ-CT) und Nanotomographie im Rasterelektronenmikroskop (FIB-REM-nT) zielt auf die skalenübergreifende 3D-Darstellung und Analyse des Betongefüges ab. Die quantitative Datenerhebung wird durch modernste Bildverbesserungs- und Bildanalysestrategien (u. a. Algorithmen des maschinellen Lernens) ein neues Niveau erreichen. Die mikrostrukturelle Heterogenität von Zement sowie zementbasierter Mörtel und Betone bedingt die Kombination verschiedener analytischer Techniken, um z. B. die Porosität und Phasenverteilung auf allen Skalen zu charakterisieren. In den letzten 10 bis 15 Jahren hat sich die sub-µ-CT als geeignete Technik zur Darstellung von Strukturen > 0.5 – 1.0 µm etabliert. Die FIB-REM-nT ermöglicht hingegen die zuverlässige Auflösung von Strukturen zwischen 10 nm und 20 µm. Die Verknüpfung von sub-µ-CT und FIB-REM-nT soll daher den Skalenbereich erweitern (Nanostrukturen) und die Segmentierbarkeit der sub-µ-CT-Daten verbessern. Besonders hilfreich sind dabei die in der FIB-REM-nT verfügbaren chemischen und kristallographischen Informationen (EDX/EBSD-Analyse) für das analysierte Volumen.