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 Doppelhaus mal anders - Elegantes Glas-Ensemble am Hang
02.05.2017 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Bauübergabe der ALMA-Residencia
26.04.2017 | Max-Planck-Institut für Astronomie

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften