Arbeitsgruppe Bindemittel

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Anya Vollpracht

Leitung Arbeitsgruppe Bindemittel

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+49 241 80 95116

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Forschungs- und Untersuchungsschwerpunkte

  • Optimierung von Betoneigenschaften
    – Frischbetoneigenschaften
    – Wärmeentwicklung
    – Dauerhaftigkeit
    zum Beispiel chemischer Angriff, Carbonatisie­rung
  • Entwicklung von Hochleistungsbetonen
    – Sonderbetone mit hohen Zusatzstoffgehalten
    – selbstverdichtende Betone
  • Mikrostruktur
    – Phasen- und Gefügebeschreibung von Beton und anderen Baustoffen
    – mineralogische Zusam­mensetzung
    – Porengrößenverteilung, Porenwasseranalyse
  • Transportvorgänge in porösen Baustoffen
    – Diffusion
    – Permeabilität
    – Dichtheit gegen umweltgefährdende Flüssigkeiten
  • Industrielle Nebenprodukte
    – Eigenschaften
    – Reaktionsmechanismen
    – Verträglichkeit, Wirksamkeit
    – Grenzen der Anwendbarkeit
  • Betonzusatzmittel
    – Wechselwirkungen von LP-Bildnern mit Fließmitteln und anderen Betonausgangsstoffen
    – Schaum­bildner
  • Qualitätskontrolle
    – Zulassungs- und Überwachungsprüfungen
    – Zustimmungen im Einzelfall
 

Betonzusatzmittel

Viele Sonderbetone sind nur mit Hilfe von Betonzusatzmitteln herstellbar. Hierzu zählen beispielsweise die selbstverdichtenden Betone oder auch Ultraleichtbetone, die mit vorgefertigtem Schaum aus synthetischen Schaumbildnern hergestellt werden. Der Schaumbeton weist aufgrund einer Trockenrohdichte von etwa 370 kg/m³ eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit auf. Als Wandsystem in Kombination mit einer bauteilintegrierten Schalung aus Textilbeton beispielsweise werden somit bei einer Bauteildicke von 35 cm die nach der neuen Energieeinsparverordnung verschärften Anforderungen an den Wärmeschutz erfüllt. Der Schaumbeton erreicht dabei Druckfestigkeiten von 2,2 N/mm².

In der Praxis ist die Verwendung von Betonzusatzmitteln teilweise problematisch, es kann zu Unverträglichkeiten zwischen den Ausgangsstoffen kommen.

Am Lehrstuhl werden
– die Verträglichkeit verschiedener Luftporenbildner und Fließmittel
sowie
– der Einfluss von Flugasche und hüttensandhaltigen Zementen
auf die Luftporenbildung betrachtet, um so einen Erklärungsansatz für die auftretenden Schwierigkeiten mit Luftporenbetonen zu bekommen.

 

Bindemitteloptimierung

Laut dem European Pollutant Emission Register, EPER, betrug in Deutschland die Kohlendioxid-Belastung durch die Zementindustrie im Jahr 2004 circa 20 Millionen Tonnen. Durch den vermehrten Einsatz von Betonzusatzstoffen wie Flugasche und Hüttensand, die gegen Zement ausgetauscht werden, kann ein direkter Beitrag zur Reduktion der Kohlendioxid-Emissionen geleistet werden. Eine Ressourcenschonung im Sinne des nachhaltigen Bauens ist ein weiterer positiver Nebeneffekt.

Seit vielen Jahren ist der Einfluss der Flugasche auf die verschiedenen Frisch- und Festbetoneigenschaften ein Forschungsschwerpunkt des Instituts. Neben Untersuchungen zum Einfluss von Flugasche auf
– den Sulfatwiderstand,
– das Alkalitätsdepot,
– die Alkalibindung,
– das Porengefüge,
– die Rheologie oder
– die Verträglichkeit mit Luftporenbildnern und Fließmitteln
werden auch Untersuchungen zur Anrechenbarkeit, zu den Grenzen der Anwendbarkeit sowie zur gemeinsamen Verwendung mit anderen Zusatzstoffen durchgeführt. Der Widerstand gegen Frost- und Frost-Tausalz Beanspruchung wird in der Gruppe Beton behandelt.

Technische und wirtschaftliche Überlegungen haben zunehmend zur Nutzung von Zementen mit weiteren Hauptbestandteilen sowie zum Einsatz von Betonen mit zementreduzierten Bindemittelzusammensetzungen geführt. Diese sind durch die heutigen Regelwerke nicht abgedeckt und werden daher über allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen oder Einzelfallzustimmungen abgewickelt. Leistungsgerechte Anwendungsregeln könnten zukünftig innerhalb der Norm formuliert werden. Hierzu arbeitet der Lehrstuhl an Nachweisverfahren und -kriterien, aber auch an Grenzwerten der Bindemittelzusammensetzung.

Zudem beschäftigt sich die Arbeitsgruppe mit der Verwendung von mehreren Zusatzstoffen, wie beispielsweise Flugasche und Hüttensand im Beton. Es wird überprüft, ob bei einer gemeinsamen Verwendung die Normanforderungen nach DIN EN 1045-2 und DIN EN 206-1 erfüllt werden und inwiefern eine gezielte Verbesserung der Baustoff- und somit auch Bauteilqualität erreicht werden kann.

Bezüglich des Einsatzes von Hüttensandmehl als Zusatzstoff im Beton gemäß der harmonisierten Europäischen Stoffnorm DIN EN 15167-1 wurden grundlegende Analysen zur Erarbeitung von Anwendungsregeln durchgeführt. Hüttensande unterschiedlicher Provenienzen weisen sehr verschiedene Qualitäten auf. Für eine optimale Ausnutzung der günstigen Eigenschaften von Hüttensandmehlen, die in ihrer Feinheit und Reaktivität deutlich oberhalb der Mindestanforderungen der DIN EN 15167-1 liegen, sollten verschiedene Qualitätsstufen eingeführt werden. Der Lehrstuhl für Baustoffkunde wird sich auch in Zukunft dieser Thematik widmen.

 

Material- und Zulassungsprüfungen

Neben der Forschungsarbeit werden in der Arbeitsgruppe Bindemittel Zulassungsprüfungen für Zemente und Betonzusatzstoffe durchgeführt. Im Bereich der Materialprüfung werden zum Beispiel der Chlorideindringwiderstand von Betonen oder der Sulfatwiderstand von Bindemitteln bestimmt.