Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Beton im Härtetest - robust und säureunempfindlich wie Keramik?

09.04.2010
Beton mit alkalisch angeregten Bindemitteln so robust und säureunempfindlich wie Keramik zu machen, ist Ziel eines auf drei Jahre angelegten Kooperationsprojekts von Forschern der Universität Kassel

Beton mit alkalisch angeregten Bindemitteln so robust und säureunempfindlich wie Keramik zu machen, ist Ziel eines auf drei Jahre angelegten Kooperationsprojekts von Forschern der Universität Kassel. So sollen dem Beton weitere Einsatzmöglichkeiten in der Industrie eröffnet werden. Dabei soll Hüttensand, ein Abfallprodukt der Roheisenproduktion und Flugasche, ein Abfallprodukt aus Kohlekraftwerken, den Zement als Bindemittel ersetzen. Die Herstellung von Zement gilt als klimaschädlich.

Die Betonherstellung steigt weltweit, vor allem in aufstrebenden Schwellenländern wie China. Überall, wo neue Brücken, Straßen, Gebäude oder Kanäle gebraucht werden, wird Beton als relativ preiswerter Baustoff eingesetzt. Doch er hat gegenüber anderen Materialien wie beispielsweise Kunststoff einen Nachteil: Wenn er heftigen chemischen Angriffen von Säuren, Chloriden oder Sulfaten ausgesetzt ist, fängt er an zu bröseln. Silage- und Güllebehälter aus Beton etwa müssen daher über kurz oder lang erneuert werden, weil dort Milchsäure den Baustoff nach und nach zerstört. Auch industrielle Abwässer, die einen Säuregehalt mit einem pH-Wert

Der Grund dafür ist, dass handelsüblicher, mit Portlandzement angemischter Beton nach dem Abbinden viele Poren aufweist, in die später die Säure eindringen kann. Außerdem besteht dieser Zement fast zur Hälfte aus Kalk (Calciumoxid), der mit Säuren und anderen aggressiven Chemikalien reagiert und damit die feste Struktur des Betons aufweicht.

Am Institut für konstruktiven Ingenieurbau (Fachgebiet Werkstoffe des Bauwesens und Bauchemie) des Fachbereichs Bauingenieurwesen arbeiten die Forscher unter der Leitung des Akademischen Oberrats Dr. rer. nat. Dietmar Stephan seit Mitte 2009 an einer neuen Rezeptur, die den Beton widerstandsfähig gegen diese chemischen Angriffe machen soll. Der Forschungsansatz des Diplom-Chemikers: Hüttensand, ein Abfallprodukt der Roheisenproduktion, und Flugasche, ein Abfallprodukt aus Kohlekraftwerken, ersetzten den in seiner Herstellung für das Klima schädlichen Zement als Bindemittel für den Beton. Das Gemisch aus gemahlenem Hüttensand und Flugasche wird dabei mit alkalischen Stoffen wie beispielsweise wasserlöslichen Natrium- oder Kaliumsilicaten (so genanntes Wasserglas) zur Reaktion angeregt und verbindet die übrigen Inhaltsstoffe des Betons. "Wasserglas löst, bindet und verdichtet", beschreibt Dr. Stephan die Vorzüge des chemischen "Katalysators".

Diese Rezeptur, ist vor allem in Kombination mit dem an der Universität Kassel entwickelten ultrahochfesten Beton (UHPC) erfolgreich: Die in diesem Beton "dicht gepackten" Nanoteilchen, die bis zu 1000-mal kleiner als der Durchmesser des menschlichen Haars sind, füllen dabei die Lücken zwischen den gröberen Bestandteilen und sorgen dabei für ein äußerst dichtes Gefüge. Die Grundidee zu diesen Arbeiten hat Dr. Stephan bereits im Rahmen seiner kurz vor dem Abschluss stehenden Habilitation entwickelt.

Mit der alkalisch angeregten Mischung wird eine kristalline, optimal ineinander verzahnte Struktur des Betons erreicht, die an ihrer Oberfläche unter dem Rasterelektronenmikroskop fast keine Poren mehr erkennen lässt. Aggressive Chemikalien haben dann keine Chance mehr, einzudringen.

Säurestress im Dauerbad
Momentan unterzieht der Wissenschaftler mit seinen Mitarbeitern die Proben des neu entwickelten Betons im Säurebad einem Dauer-Stresstest. Die Proben werden einem konstanten pH-Wert von 2,1 ausgesetzt. So ein saures Milieu muss Beton in der Praxis kaum aushalten. "Wir gehen in die Extreme", sagt Dr. Stephan. In gut zwei Jahren wolle der Abwasserverband Emscher ein Rohr mit dem Spezialbeton aus Kassel in der Praxis testen, sagt der Wissenschaftler. Er sieht vor allem wirtschaftliches Potential, wenn man die neue Mischung als Spritzmörtel einsetzt. Damit könnte man Faultürme von Klärwerken oder Kühltürme von Kraftwerken nachträglich mit einer Schutzschicht versehen und so deren Lebensdauer preisgünstig verlängern, sagt Dr. Stephan.

Die Arbeit der Kasseler Wissenschaftler ist in das vom Bundesministerium für Forschung und Bildung auf drei Jahre angelegte und mit 3,8 Millionen Euro geförderte Projekt "Kalt härtende Keramik" eingebettet. An die Kasseler Universität fließen über 500.000 Euro. Kooperationspartner sind unter anderem das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung, der Verein Deutsche Zementwerke sowie mehrere Industriepartner.

Info
Dr. rer. nat. Dietmar Stephan
tel (0561) 804 2603
e-mail dietmar.stephan@uni-kassel.de
Universität Kassel
Fachbereich Bauingenieurwesen
Fachgebiet Werkstoffe des Bauwesens und Bauchemie
Mönchebergstraße 7
34125 Kassel

Ingrid Hildebrand | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kassel.de

Weitere Berichte zu: Beton Flugasche Härtetest Hüttensand Keramik Kohlekraftwerk Roheisenproduktion Säure Zement

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Roboterzelle bereichert Forschung zur Holzbearbeitung
17.11.2017 | Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde

nachricht Innovatives Sonnenhauskonzept des ISFH erreicht 20% Mehrertrag bei 35% geringeren Kosten
24.10.2017 | Institut für Solarenergieforschung GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Im Focus: Pflanzenvielfalt von Wäldern aus der Luft abbilden

Produktivität und Stabilität von Waldökosystemen hängen stark von der funktionalen Vielfalt der Pflanzengemeinschaften ab. UZH-Forschenden gelang es, die Pflanzenvielfalt von Wäldern durch Fernerkundung mit Flugzeugen in verschiedenen Massstäben zu messen und zu kartieren – von einzelnen Bäumen bis hin zu ganzen Artengemeinschaften. Die neue Methode ebnet den Weg, um zukünftig die globale Pflanzendiversität aus der Luft und aus dem All zu überwachen.

Ökologische Studien zeigen, dass die Pflanzenvielfalt zentral ist für das Funktionieren von Ökosys-temen. Wälder mit einer höheren funktionalen Vielfalt –...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

Roboter für ein gesundes Altern: „European Robotics Week 2017“ an der Frankfurt UAS

17.11.2017 | Veranstaltungen

Börse für Zukunftstechnologien – Leichtbautag Stade bringt Unternehmen branchenübergreifend zusammen

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

IHP präsentiert sich auf der productronica 2017

17.11.2017 | Messenachrichten

Roboter schafft den Salto rückwärts

17.11.2017 | Innovative Produkte