Projektdaten

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Skalenübergreifender Komponentenansatz zur Vorhersage der rheologischen Eigenschaften von Zementleim auf Basis mineralischer und partikelbasierter Heterogenität

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Die rheologischen Eigenschaften von Frischbeton werden maßgebend durch die Eigenschaften des darin enthaltenen Zementleims beeinflusst. Dieser weißt i.d.R. ein ausgeprägt nicht-newtonsches Fließverhalten auf. Die rheologischen Eigenschaften werden dabei durch Hydratation des Zements, Temperatur und Scherungen stark beeinflusst. Alle Faktoren führen dabei zu einer Veränderung des Partikelinventars und der Zusammensetzung der wässrigen Phase des Zementleims. Zielsetzung des Projekts ist es, die rheologischen Eigenschaften in Abhängigkeit der zuvor genannten Einflussgrößen als Funktion der verwendeten Ausgangsstoffe (d. h. Zement, Wasser und Fließmittel) vorhersagbar zu machen. Hierzu sollen mittels AFM-Messungen, Oberflächenkomplexierungsmodelle für die Ausgangsmineralien des Zements bzw. die Hydratationsprodukte hergeleitet werden. Diese ermöglichen mittels eines sog. Komponentenansatzes eine statistisch abgesicherte Aussage über das Wechselwirkungsverhalten von zusammengesetzten Partikeln. Durch Messungen an verschiedenen Partikelgrößen und Oberflächenrauheiten wird dabei auch der Einfluss der Granulometrie berücksichtigt. Die Veränderungen des Phasenbestands sowie der Granulometrie des Systems werden durch umfangreiche chemische und physikalische Untersuchungen erfasst und anschließend modelliert. Die so gewonnenen Untersuchungsergebnisse werden mit rheologischen Messungen an Zementleimen kombiniert. Durch Analyse des Feststoffes und der wässrigen Phase des Zementleims können dann in Kombination mit den zuvor erwähnten Komponentenansätzen Modelle zur Vorhersage der rheologischen Eigenschaften entwickelt werden. Dieses Modell wird probabilistisch formuliert und trägt der Heterogenität des Zementleims sowohl im Mineralphasenbestand als auch infolge von Partikelagglomeration Rechnung. Der vorliegende Antrag wurde eng mit anderen Antragstellern im Rahmen des von der DFG eingerichteten Schwerpunktprogramms 2005 „Opus Fluidum Futurum“ abgestimmt.