Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

"Massgeschneiderte" Polymere für die Industrie

14.11.2006
Kunststoffzusätze für Hochleistungsbeton unter der Lupe von Empa-Forschern

In Zusammenarbeit mit der Industrie erforscht die Empa Polymere, welche die Fliesseigenschaften von Beton verbessern. Die wenige Nanometer grossen Moleküle verbessern die Qualität von Sichtbeton und eröffnen neue architektonische Gestaltungsmöglichkeiten.

Kaum vorstellbar, dass Teilchen kaum grösser als der Millionste Teil eines Millimeters riesige Gebäudestrukturen massgeblich beeinflussen, verschönern oder gar erst ermöglichen. Schon seit Jahrzehnten werden beim Betonmischen nicht nur Zement und Wasser zugegeben, sondern auch chemische Zusatzmittel. Diese verbessern die Fliesseigenschaften des Betons und lassen ihn innert nützlicher Frist aushärten. Seit rund 15 Jahren wird intensiv an der chemischen Zusammensetzung einer neuen Generation dieser Zusatzmittel geforscht.

Der "gutmütige Beton"

Die Empa versucht nun, mit vom weltweit grössten Chemiekonzern BASF hergestellten Polymeren Struktur-Wirkungs-Beziehungen zu ermitteln, die es Industriechemikern künftig erleichtern, Zusatzmittel zielgerichtet zu optimieren. Die Empa-Projektleiter Frank Winnefeld und Lorenz Holzer von der Abteilung "Beton/Bauchemie" weisen auf die Schwierigkeiten des Unterfangens hin: "Wir wollen einen Hochleistungsbeton, der wie Honig in die Abschalungen fliesst und sich trotzdem innert nützlicher Frist verfestigt." Eine grosse Herausforderung sei, dass die meisten Polymere äusserst empfindlich auf unterschiedliche Zusammensetzungen von Zement reagieren - und sich die Zemente der meisten Anbieter oft deutlich unterscheiden. Ziel sei deshalb ein universell einsetzbarer Polymerzusatz, führt Winnefeld aus. Und was bringt die Forschung der Bauindustrie? "Ein gutmütiger Beton mit besseren Fliesseigenschaften lässt neue architektonische Strukturen zu und steigert die Sichtbetonqualität", so der Empa-Fachmann. Gleichzeitig erhöhe sich auch die Lebensdauer des Betons.

Das Funktionsprinzip der winzigen Polymere wird an der Empa unter anderem mit dem Rasterkraftmikroskop untersucht. Auf der Oberfläche der Zementpartikel lagern sich unzählige Polymermoleküle an. Da diese negativ geladen sind, stossen sich die Zementbestandteile gegenseitig ab und verteilen sich gleichmässig im Wasser-Zement-Zuschlag-Gemisch - das Material verflüssigt sich.

Mit Polymerzusätzen zu futuristischer Architektur
Die Bestrebungen der Empa gehen aber noch weiter. "Wir wollen auch verstehen, weshalb welcher Kunststoffzusatz mit welchem Zement wie reagiert", erklärt Winnefeld. Dazu wird erstmals in diesem Forschungsbereich die so genannte Cryo-Elektronenmikroskopie angewendet. An diesem Spezialmikroskop der ETH Zürich werden innert weniger Millisekunden Zementsuspensionen von wenigen Nanometern Grösse unter hohem Druck schockgefroren. Die Struktur der Suspension bleibt durch den Temperaturschock erhalten, was genauere Untersuchungen an den Polymeren zulässt. Daraus erhoffen sich die Empa-Forscher schon bald ein besseres Verständnis über die Wirkungsweise verschiedener Polymere, was diese als Beton-Additive für die Industrie noch attraktiver machen würde.

Die Zusammenarbeit mit der Industrie nimmt an der Empa-Abteilung "Beton/Bauchemie" seit je einen grossen Stellenwert ein, vor allem mit Firmen der Schweizer Bauchemiebranche. Beispielsweise arbeiteten die Empa-Ingenieure mit den Schweizer Zusatzmittelproduzenten Sika und Elotex zusammen; mit dem Zementproduzenten Holcim wurden bereits mehrere erfolgreiche Projekte durchgeführt. Und die Partnerschaft mit der BASF hat vor zwei Jahren zu verbesserten polymeren Beton- und Zementzusatzmitteln geführt, die auch bereits am Bau erhältlich sind. Über allfällige weitere Projekte mit dem deutschen Chemieunternehmen wird derzeit diskutiert. Die erfolgreichen Industriepartnerschaften illustrieren einmal mehr die Brückenfunktion der Empa zwischen Forschung und praktischer Anwendung, über die das erarbeitete Wissen möglichst schnell und effizient in für Wirtschaft und Gesellschaft nutzbare Innovationen umgesetzt wird.

Ihr Know-how in der Bauchemie bringt die Empa - gemeinsam mit weiteren, zumeist in der Schweiz arbeitenden Forschungsgruppen aus Industrie und Hochschule - auch im Nationalen Forschungsnetzwerk "CEMNET@ch" ein. An einem Workshop wurde Anfang September an der Empa-Akademie in Dübendorf unter anderem über die Verbesserung der Eigenschaften von Mörtel und Beton durch Polymere diskutiert. Der regelmässige Austausch mit Experten aus der Industrie sowie mit Forschungsinstitutionen wie der ETH Lausanne und die damit einhergehende Vernetzung ist mit ein Grund für die weltweit führende Position der schweizerischen Betonzusatzmittelforschung. Dank neuartiger Polymerzusätze und einem qualitativ hochwertigen Sichtbeton dürften Stararchitekten wie Herzog & de Meuron also schon bald neue Möglichkeiten haben, Entwürfe für Bauwerke mit futuristischen Formen in die Praxis umzusetzen.

Autor: Lukas Herzog

Redaktion und Bildbezug: Sabine Voser Möbus, Tel 044 823 45 99, sabine.voser@empa.ch

Weitere Informationen
Dr. Frank Winnefeld, Abteilung Beton/Bauchemie, Tel. 044 823 45 35, frank.winnefeld@empa.ch

Dr. Lorenz Holzer, Abteilung Beton/Bauchemie, Tel. 044 823 44 90, lorenz.holzer@empa.ch

Sabine Voser | idw
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch

Weitere Berichte zu: Beton Fliesseigenschaft Polymer Zement Zusatzmittel

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ursache für eine erbliche Muskelerkrankung entdeckt

22.02.2017 | Medizin Gesundheit

Möglicher Zell-Therapieansatz gegen Zytomegalie

22.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Meeresforschung in Echtzeit verfolgen

22.02.2017 | Geowissenschaften