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 Mit Carbontechnik 467 km/h schnell - PFH-Studenten leisten Beitrag für Hyperloop Pod Competition
25.09.2018 | PFH Private Hochschule Göttingen

nachricht Recyclingfähige, formflexible Wasserstofftanks für Brennstoffzellen-Autos
21.09.2018 | Helmholtz-Zentrum Geesthacht - Zentrum für Material- und Küstenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Weichenstellung für Axonverzweigungen

Unser Gehirn ist ein komplexes Netzwerk aus unzähligen verknüpften Nervenzellen. Diese haben lange verzweigte Fortsätze, sogenannte Axone, um die Anzahl der möglichen Interaktionen zu erhöhen. In Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern aus Portugal und Frankreich untersuchten Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie (MPIB) die Prozesse, die zu solch Zellverzweigungen führen. Sie fanden einen neuartigen Mechanismus, der die Verzweigung von Mikrotubuli, einem mechanischen Stabilisierungssystems in den Zellen, und somit der Axone auslöst. Wie die Forscher in Nature Cell Biology berichten, spielt die neu entdeckte Mikrotubuli-Dynamik eine Schlüsselrolle bei der neuronalen Entwicklung.

Von den Zweigen eines Baums bis hin zur Eisenbahnweiche – unsere Umwelt ist voller starrer verzweigter Objekte. Sie sind so allgegenwärtig in unserem Leben,...

Im Focus: Working the switches for axon branching

Our brain is a complex network with innumerable connections between cells. Neuronal cells have long thin extensions, so-called axons, which are branched to increase the number of interactions. Researchers at the Max Planck Institute of Biochemistry (MPIB) have collaborated with researchers from Portugal and France to study cellular branching processes. They demonstrated a novel mechanism that induces branching of microtubules, an intracellular support system. The newly discovered dynamics of microtubules has a key role in neuronal development. The results were recently published in the journal Nature Cell Biology.

From the twigs of trees to railroad switches – our environment teems with rigid branched objects. These objects are so omnipresent in our lives, we barely...

Im Focus: Kupfer-Aluminium-Superatom

Äußerlich sieht der Cluster aus 55 Kupfer- und Aluminiumatomen aus wie ein Kristall, chemisch hat er jedoch die Eigenschaften eines Atoms. Das hetero-metallische Superatom, das Chemikerinnen und Chemiker der Technischen Universität München (TUM) hergestellt haben, schafft die Voraussetzung für die Entwicklung neuer, kostengünstiger Katalysatoren.

Chemie kann teuer sein. Zum Reinigen von Abgasen beispielsweise benutzt man Platin. Das Edelmetall dient als Katalysator, der chemische Reaktionen...

Im Focus: Hygiene im Handumdrehen – mit neuem Netzwerk „CleanHand“

Das Fraunhofer FEP beschäftigt sich seit Jahrzehnten mit der Entwicklung von Prozessen und Anlagen zur Reinigung, Sterilisation und Oberflächenmodifizierung. Zur Bündelung der Kompetenzen vieler Partner wurde im Mai 2018 das Netzwerk „CleanHand“ zur Entwicklung von Systemen und Technologien für saubere Oberflächen, Materialien und Gegenstände ins Leben gerufen. Als Partner von „CleanHand“ präsentiert das Fraunhofer FEP im Rahmen der Messe parts2clean, vom 23.-25. Oktober 2018, in Stuttgart, am Stand der Fraunhofer-Allianz Reinigungstechnik (Halle 5, Stand C31), das Netzwerk sowie aktuelle Forschungsschwerpunkte des Institutes im Bereich Hygiene und Reinigung.

Besonders um die Hauptreisezeiten gehen vermehrt Testberichte und Studien über die Reinheit von europäischen Raststätten, Hotelbetten und Freibädern durch die...

Im Focus: Hygiene at your fingertips with the new CleanHand Network

The Fraunhofer FEP has been involved in developing processes and equipment for cleaning, sterilization, and surface modification for decades. The CleanHand Network for development of systems and technologies to clean surfaces, materials, and objects was established in May 2018 to bundle the expertise of many partnering organizations. As a partner in the CleanHand Network, Fraunhofer FEP will present the Network and current research topics of the Institute in the field of hygiene and cleaning at the parts2clean trade fair, October 23-25, 2018 in Stuttgart, at the booth of the Fraunhofer Cleaning Technology Alliance (Hall 5, Booth C31).

Test reports and studies on the cleanliness of European motorway rest areas, hotel beds, and outdoor pools increasingly appear in the press, especially during...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Fachkonferenz "Automatisiertes und autonomes Fahren"

25.09.2018 | Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

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

Intelligentes Order Management in einer einzigen Software

26.09.2018 | Informationstechnologie

Weichenstellung für Axonverzweigungen

26.09.2018 | Biowissenschaften Chemie

Biosolarzelle produziert Wasserstoff

26.09.2018 | Biowissenschaften Chemie

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