Projektdaten

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Wachstum u. Porosität von C-S-H Phasen, Weiterentwicklung des `Sheet Growth Models` u. Kopp. m. experim. Ergebnissen

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Das fehlende Verständnis der räumlichen Anordnung (meso-Struktur) des Calcium-Silikat-Hydrates (C-S-H) in hydratisiertem Zement ist eines der Hindernisse für die Innovation im Bereich der Zementmaterialien. Das Hauptziel dieses Forschungsvorhabens ist es die Modellierung des C-S-H Mikrogefüges (`sheet growth model`, entwickelt von M. Etzold) weiter zu entwickeln. Damit wird es möglich sein, die Porosität von hydratisierten Bindemitteln vorherzusagen. Weiterhin ist das Verständnis der Struktur grundlegend z. B. für die Modellierung der mechanischen Eigenschaften. Hauptansatzpunkt ist dabei das `Sheet Growth Model` durch Parametrisierung mit experimentellen Daten der Rasterelektronenmikroskopie (REM), der Protonen Kernresonanz (1H NMR) Relaxometrie und verschiedenen anderen Methoden noch besser an experimentelle Beobachtungen anzupassen. Das zeitgleiche Vorantreiben des Modellierungsvorhabens und des experimentellen Ansatzes stellt die Realitätsnähe des Modells sicher. Auf der experimentellen Seite wird eine neue Probenpräparationsmethode auf Zementmaterialien übertragen. Damit kann mittels REM die Nano- bis Makroporosität quantitativ erfasst werden. In einem zweiten Schritt werden 1H NMR und REM Charakterisierung gemeinsam genutzt, um die Porosität von Bindemitteln in Abhängigkeit von der Hydratationszeit zu charakterisieren. Diese experimentellen Daten werden dann genutzt, um die Parameter bei der Modellierung des C-S-H Wachstums zu wählen. Somit wird es nicht nur erstmals möglich sein, die Porosität von hydratisierten Bindemitteln realitätsnah von der Nano- bis Millimeterskala abzubilden, sondern die experimentellen Ergebnisse werden auch direkt in die Modellierung einfließen. Die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern, welche die Modellierung des zementären Mikrogefüges und die experimentelle Charakterisierung vorantreiben, ist ein wesentlicher Schritt, um ein grundlegendes Materialverständnis zu erzielen. Dies ist ein wichtiger Ausgangspunkt für die Entwicklung innovativer und nachhaltiger neuer zementgebundener Materialien.