Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erste Sekunden im Leben eines Bauwerkes

23.04.2012
Röntgenbeugungsuntersuchungen der Zementhydratation mit Millisekunden-Auflösung
Ob Massivhaus, ob Tiefbau oder Hochbau, unsere moderne Architektur kommt nicht ohne Beton aus. Wesentlicher Bestandteil von Beton ist Zement, der als Bindemittel die anderen Bestandteile zusammenhält. Um die Eigenschaften von Beton maßgeschneidert einstellen zu können, ist wichtig zu wissen, was während des Abbindens passiert. Deutschen Wissenschaftlern ist es nun gelungen, die ersten „Geburtssekunden“ von Beton per Röntgenbeugung zu verfolgen. In der Zeitschrift Angewandte Chemie erklären sie die Wirkungsweise von Beton-Fließmitteln.

Beton besteht aus Sand, Kies, Additiven, Wasser und Zement. Der so genannte Portlandzement ist ein kompliziertes Stoffgemisch aus feingemahlenem Kalkstein, Ton, Sand und Eisenerz – hauptsächlich Calciumsilicat mit Anteilen an Aluminium- und Eisen-Verbindungen sowie Sulfaten. Beim Anrühren mit Wasser setzen chemische Reaktionen der Zementbestandteile ein, er erstarrt, erhärtet und bleibt danach auch unter Wasser fest und raumbeständig. Was dem Beton seine enorme Festigkeit verleiht, sind Kristallnadeln, die bei diesem Prozess entstehen und fest ineinander verzahnen. Um die Eigenschaften des Betons zu optimieren, werden verschiedene Additive zugegeben. Eine solche Klasse sind Fließmittel auf Polycarboxylat-Basis (PCE). Sie machen den Beton fließfähiger und damit leichter zu gießen. Der Wassergehalt kann gesenkt werden, der Beton wird dichter und druckfester.

„Ein detaillierter Einblick in die verschiedenen Zeitstufen der Hydratationsprozesse ist grundlegend für ein profundes Verständnis, inwiefern diese Prozesse effektiv beeinflusst werden können“, erläutert Franziska Emmerling von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin. „Besonders die Entwicklung des Phasenbestands im Frühstadium der Hydratation wurde bisher nicht vollständig verstanden.“ Entscheidend scheint insbesondere die sehr rasch eintretende Reaktion der Zementklinkerphase C3A (Ca3Al2O6) mit Sulfat (SO42–) zu Ettringit (Ca6Al2(SO4)3(OH)12•26H2O).
Emmerlings Team gelang jetzt mithilfe hochauflösender Röntgenbeugungsexperimente, diese Reaktion mit einer Millisekunden-Zeitauflösung zu verfolgen. Anhand der Beugung, die Röntgenstrahlen in einem Material erfahren, können Rückschlüsse auf deren Kristallstruktur gezogen werden. Damit kein Trägermaterial den Vorgang verfälscht, wird die Probe während der Untersuchung in einer akustischen Schwebevorrichtung von Schallwellen frei in der Schwebe gehalten.

So ließ sich auch die Wirkungsweise von PCE-Fließmitteln aufklären. Emmerling: „Direkt nach dem Wasser-Zement-Kontakt adsorbiert das PCE an der Oberfläche des Klinkers C3A, die Teilchen bleiben suspendiert, weil sie sich nun abstoßen. Das PCE wird dann nach und nach erst durch Sulfationen ersetzt. Die anfängliche Ettringit-Kristallisation wird so verzögert. Dadurch bleibt mehr freies Wasser im System zurück, kristalline Phasen werden vermehrt gelöst – der entstehende Beton bleibt länger fließfähig und wird dichter.“

Angewandte Chemie: Presseinfo 14/2012

Autor: Franziska Emmerling, BAM Federal Institute of Materials Research and Testing, Berlin (Germany), http://www.bam.de/de/kompetenzen/fachabteilungen/abteilung_1/fg13/fg13_ag1.htm

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201200993

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Leicht, stark und zäh: Forscher der Universität Bayreuth entdecken einzigartige Polymerfasern
13.12.2019 | Universität Bayreuth

nachricht Schäden im Leichtbau erkennen durch Ultraschallsensoren
10.12.2019 | Technische Universität Braunschweig

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Das feine Gesicht der Antarktis

Eine neue Karte zeigt die unter dem Eis verborgenen Geländeformen so genau wie nie zuvor. Das erlaubt bessere Prognosen über die Zukunft der Gletscher und den Anstieg des Meeresspiegels

Wenn der Klimawandel die Gletscher der Antarktis immer rascher Richtung Meer fließen lässt, ist das keine gute Nachricht. Denn dadurch verlieren die gefrorenen...

Im Focus: Virenvermehrung in 3D

Vaccinia-Viren dienen als Impfstoff gegen menschliche Pockenerkrankungen und als Basis neuer Krebstherapien. Zwei Studien liefern jetzt faszinierende Einblicke in deren ungewöhnliche Vermehrungsstrategie auf atomarer Ebene.

Damit Viren sich vermehren können, benötigen sie in der Regel die Unterstützung der von ihnen befallenen Zellen. Nur in deren Zellkern finden sie die...

Im Focus: Virus multiplication in 3D

Vaccinia viruses serve as a vaccine against human smallpox and as the basis of new cancer therapies. Two studies now provide fascinating insights into their unusual propagation strategy at the atomic level.

For viruses to multiply, they usually need the support of the cells they infect. In many cases, only in their host’s nucleus can they find the machines,...

Im Focus: Cheers! Maxwell's electromagnetism extended to smaller scales

More than one hundred and fifty years have passed since the publication of James Clerk Maxwell's "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field" (1865). What would our lives be without this publication?

It is difficult to imagine, as this treatise revolutionized our fundamental understanding of electric fields, magnetic fields, and light. The twenty original...

Im Focus: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

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

Titin in Echtzeit verfolgen

13.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

LogiMAT 2020: Automatisierungslösungen für die Logistik

13.12.2019 | Messenachrichten

Das feine Gesicht der Antarktis

13.12.2019 | Geowissenschaften

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