Mikrostrukturelle Charakterisierung von zementären Bindemitteln mittels ultrahochauflösender cryo-Rasterelektronenmikroskopie

• Applicant: Dr. Christiane Rößler
• Subject Area: Construction Material Sciences, Chemistry, Building Physics
• Term: from 2010 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 162207190

Die mikroskopische Darstellung der Bindemittelmatrix moderner Hochleistungsbetone ist ein wichtiger Faktor bei der umfassenden Charakterisierung der chemisch physikalischen Prozesse, die zur Erhärtung der Bindemittel führen. Eingang gefunden haben diese Ergebnisse in den letzten Jahren vermehrt auch in die numerische Simulation der Zementhydratation und in die Modellierung von Betondauerhaftigkeitsaspekten. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Elektronenmikroskope ist es möglich wasserhaltige Zementphasen hoch- und ultrahochaufgelöst im quasinatürlichen (engl: close-to-native) Zustand abzubilden. Damit ergeben sich neue Einblicke in die Struktur von Suspensionen und erhärtenden Bindemitteln im Submikrometerbereich. Diese bilden die Grundlage, um die Eigenschaften hydraulischer Bindemittel und den daraus entwickelten Betonen gezielt zu gestalten und zu modellieren. Innerhalb des beantragten Forschungsprojekts sollen durch Kombination von cryo-Präparation (cryo- Transfereinheit, Hochdruckgefrieranlage) und ultrahochauflösendem Rasterelektronenmikroskop (Nova NanoSEM 230, FEI) neue Einblicke in die Mikro- und Nanostruktur von zementären Bindemitteln erhalten werden. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Charakterisierung der Hydratationsprodukte und der Mikrostruktur von Portlandzementen mit variablem Hüttensandgehalt. Grundlegende Erkenntnisse zur Erhärtung hüttensandhaltiger Zemente vereinfachen die Anwendung dieser Zemente in der Betonherstellung und sind damit von großer ökologischer (CO2 Emission, Energie- und Ressourcenschonung) und volkswirtschaftlicher Bedeutung. Die Eigenschaften (hohe Fließfähigkeit, Druckfestigkeit und Dauerhaftigkeit) moderner Hochleistungsbetone sind nur durch die Anwendung von Fließmitteln gestaltbar. Eine Vielzahl vorangegangener Arbeiten befasst sich mit den Wechselwirkungen von Fließmitteln und Portlandzement (CEM I). Innerhalb des beantragten Projektes soll überprüft werden, wie Fließmittel die Mikrostruktur und Hydratation von hüttensandhaltigen Zementen verändern. Dies ist ein wichtiger Schritt, um Inkompatibilitäten zwischen hüttensandhaltigen Zementen und Fließmitteln zu vermeiden.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Dr. Bernd Möser