Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Das Aushärten von Zement - Neue Einblicke mit modernen Methoden der Neutronenstreuung

19.11.2009
Die Zementindustrie gehört zu den Branchen, die wesentlich zum Kohlendioxid-Ausstoß beitragen. Technologieentwicklungen zielen deshalb darauf ab, die Haltbarkeit des Betons entscheidend zu verbessern, um so weniger Beton herstellen zu müssen. Dazu muss vor allem der Wasserfluss im Zement reduziert werden.

Forscher des Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) haben in Kooperation mit internationalen Kollegen neue Einblicke in diese Prozesse gewonnen. In der Fachzeitschrift ACS Applied Materials & Interfaces stellen Heloisa Bordallo (HZB) und ihr Team Neutronenmessungen vor, mit denen sie auf einzigartige Weise den Wassertransport im Zement verfolgen können.

Die Zementindustrie gehört zu den Branchen, die wesentlich zum Kohlendioxid-Ausstoß beitragen. Fünf bis sieben Prozent beträgt ihr Anteil an der weltweiten Emission. Technologieentwicklungen zielen deshalb darauf ab, die Haltbarkeit des Betons entscheidend zu verbessern, um so weniger Beton herstellen zu müssen. Dazu muss vor allem der Wasserfluss im Zement reduziert werden, was nur gelingt, wenn man das Prinzip der Wasser-Mobilität während des Aushärtens versteht.

Forscher des Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) haben in Kooperation mit internationalen Kollegen neue Einblicke in diese Prozesse gewonnen. In der Fachzeitschrift ACS Applied Materials & Interfaces stellen Heloisa Bordallo (HZB) und ihr Team Neutronenmessungen vor, mit denen sie auf einzigartige Weise den Wassertransport im Zement verfolgen können. "Die Neutronenstreuung ist für derartige Untersuchungen besonders gut geeignet, weil man kleinste Strukturen von nur wenigen Nanometern, aber auch größere Strukturen von mehreren Mikrometern untersuchen kann", sagt Heloisa Bordallo. Viele andere Methoden sind über so einen großen Bereich nicht sensibel genug.

Als eines der wichtigsten Ergebnisse haben die Forscher herausgefunden, dass es Kanäle und Poren im Zement gibt, die die Mobilität des Wassers auf unterschiedliche Weise beeinflussen. Zum einen gibt es sehr kleine Poren mit einem Radius von weniger als zehn Nanometer, so genannte Gel-Poren. Diese beeinflussen die horizontale und die kreisförmige Wasserbewegung im Zement und sind wichtig für die Qualität des ausgehärteten Betons. Im Idealfall kontrollieren diese Poren den Wasserfluss. Doch oft sind es nicht die Gel-Poren, die das Wasser tatsächlich festhalten. Dafür sorgen die winzigen Kanäle zwischen ihnen. Sie sind noch kleiner als die Gel-Poren und wirken aufgrund von Kapillarkräften wie ein Flaschenhals, in dem das Wasser steckenbleibt.

"Solche detaillierten Kenntnisse zur Struktur von Zement waren bislang unbekannt", sagt Heloisa Bordallo. In einem aktuellen Review in der Zeitschrift für Physikalische Chemie schreibt sie: "Wir können mithilfe der Neutronenstreuung genau ermitteln, wie schnell sich das Wasser in den Gel-Poren und den Kapillarporen bewegt." Für die Zementindustrie bedeutet dies, dass sie mit diesem Wissen Grenzwerte für den Wasserfluss festsetzen und so den Herstellungsprozess besser kontrollieren könnte.

Artikel in ACS Applied Materials & Interfaces, Vol. 1 No10 pp 2154-2162
"Hindered Water Motions in Hardened Cement Pastes obtained on a Large Time and Length Scale"

Heloisa N. Bordallo, Laurence P. Aldridge, Peter Fouquet, Luis Carlos Pardo, Tobias Unruh, Joachim Wuttke and Fabiano Yokaichiya

Review in Zeitschrift für Physikalische Chemie, in press
"Concrete and Cement studied by QENS"
Heloisa N. Bordallo, Laurence P. Aldridge
Weitere Informationen:
Helmholtz-Zentrum Berlin
Hahn-Meitner-Platz 1
14109 Berlin
Dr. Heloisa N. Bordallo
Tel.: 030-8062-2924
bordallo@helmholtz-berlin.de
Pressestelle:
Dr. Ina Helms
Tel.: 030 / 8062-2034
ina.helms@helmholtz-berlin.de
Das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) betreibt und entwickelt Großgeräte für die Forschung mit Photonen (Synchrotronstrahlung) und Neutronen mit international konkurrenzfähigen oder sogar einmaligen Experimentiermöglichkeiten. Diese Experimentiermöglichkeiten werden jährlich von mehr als 2500 Gästen aus Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen weltweit genutzt. Das Helmholtz-Zentrum Berlin betreibt Material-forschung zu solchen Themen, die besondere Anforderungen an die Großgeräte stellen. Forschungsthemen sind Materialforschung für die Energietechnologien, Magnetische Materialien und Funktionale Materialien. Im Schwerpunkt Solarenergieforschung steht die Entwicklung von Dünnschichtsolarzellen im Vordergrund, aber auch chemische Treibstoffe aus Sonnenlicht sind ein wichtiger Forschungsgegenstand. Am HZB arbeiten rund 1100 Mitarbeiter/innen, davon etwa 800 auf dem Campus Lise-Meitner in Wannsee und 300 auf dem Campus Wilhelm-Conrad-Röntgen in Adlershof.

Das HZB ist Mitglied in der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V., der größten Wissenschaftsorga-nisation Deutschlands.

Dr. Ina Helms | idw
Weitere Informationen:
http://www.helmholtz-berlin.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Perowskit-Solarzellen: Es muss gar nicht perfekt sein
15.01.2018 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Fraunhofer IMWS testet umweltfreundliche Mikroplastik-Alternativen in Kosmetikartikeln
11.01.2018 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Im Focus: Fliegen wird smarter – Kommunikationssystem LYRA im Lufthansa FlyingLab

• Prototypen-Test im Lufthansa FlyingLab
• LYRA Connect ist eine von drei ausgewählten Innovationen
• Bessere Kommunikation zwischen Kabinencrew und Passagieren

Die Zukunft des Fliegens beginnt jetzt: Mehrere Monate haben die Finalisten des Mode- und Technologiewettbewerbs „Telekom Fashion Fusion & Lufthansa FlyingLab“...

Im Focus: Ein Atom dünn: Physiker messen erstmals mechanische Eigenschaften zweidimensionaler Materialien

Die dünnsten heute herstellbaren Materialien haben eine Dicke von einem Atom. Sie zeigen völlig neue Eigenschaften und sind zweidimensional – bisher bekannte Materialien sind dreidimensional aufgebaut. Um sie herstellen und handhaben zu können, liegen sie bislang als Film auf dreidimensionalen Materialien auf. Erstmals ist es Physikern der Universität des Saarlandes um Uwe Hartmann jetzt mit Forschern vom Leibniz-Institut für Neue Materialien gelungen, die mechanischen Eigenschaften von freitragenden Membranen atomar dünner Materialien zu charakterisieren. Die Messungen erfolgten mit dem Rastertunnelmikroskop an Graphen. Ihre Ergebnisse veröffentlichen die Forscher im Fachmagazin Nanoscale.

Zweidimensionale Materialien sind erst seit wenigen Jahren bekannt. Die Wissenschaftler André Geim und Konstantin Novoselov erhielten im Jahr 2010 den...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

Transferkonferenz Digitalisierung und Innovation

22.01.2018 | Veranstaltungen

Kongress Meditation und Wissenschaft

19.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Forschungsteam schafft neue Möglichkeiten für Medizin und Materialwissenschaft

22.01.2018 | Biowissenschaften Chemie

Ein Haus mit zwei Gesichtern

22.01.2018 | Architektur Bauwesen

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics