Innerhalb des Vorhabens sollen Kompositzementen mit reduzierten Klinkergehalten für den Einsatz in Carbon Concrete Composites entwickelt werden. Diese Zemente für normalfeste Betone können den Normbezeichnungen CEM II-, CEM III-, CEM II/C-, CEM VI-Zemente entsprechen und sollen ideal für Carbonbewehrungen geeignet sein. Diese Kompositzemente sind für die Massenanwendung und nicht für Spezialanwendungen gedacht. Daher sollen gemeinsam mit den Projektpartnern auch Fertigteil- und Ortbetonanwendungen entwickelt werden (z.B. Riegel, Stützenkonstruktionen, Massenbetone, Standardanwendungen). Darüber hinaus sollen die Kompositzemente aber auch in typische Anwendungen von Textilbetonen eingebracht werden (dünne Bauteile, spritzfähige Bindemittelsysteme, Verstärkung und Instandsetzung). Die Herstellung der neuen Kompositzemente wird auf der Basis der sog. 'getrennten Vermahlung durchgeführt, wodurch die Komponenten im Zement (Klinker und Zumahlstoffe) in der Feinheit und der Korngrößenverteilung gesteuert und aufeinander abgestimmt werden können. Die Zementzusammensetzung soll durch eine Packungsdichteoptimierung erreicht werden und dadurch der Klinkergehalt reduziert werden und somit zur CO2-Reduktion und Energieeinsparung beitragen. Diese Zemente mit ihren relativ geringen pH-Werten sind für Carbonbewehrung optimal geeignet, da keine Gefahr der Stahlkorrosion besteht siehe Teilvorhabensbeschreibung.
Umringe der Verfahrensgebiete (Sanierungsgebiete) in Niedersachsen (Jahr 2020); Stichtag der Daten: 31.12.2019; Legende und weitere Erläuterungen: http://www.gag.niedersachsen.de
Umringe der Verfahrensgebiete (Sanierungsgebiete) in Niedersachsen (Jahr 2019); Stichtag der Daten: 31.12.2018; Legende und weitere Erläuterungen: http://www.gag.niedersachsen.de
Umringe der Verfahrensgebiete (Sanierungsgebiete) in Niedersachsen (Jahr 2018); Legende und weitere Erläuterungen: http://www.gag.niedersachsen.de
Im Teilvorhaben soll bei der Betrachtung der ökologischen Aspekte des Bewehrungsstäbe der gesamte Lebensweg mit einbezogen werden. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf der Auswahl der eingesetzten Ausgangs- und Werkstoffe. Aber auch die energetischen Aspekte oder das mögliche Lebenswegende der eingesetzten Werkstoffe werden mit berücksichtigt. Das Teilvorhaben soll nicht nur forschungsbegleitend Entscheidungen im vorliegenden Vorhaben im Hinblick auf Nachhaltigkeitsaspekte unterstützen, sondern auch den Ausgangspunkt für weitere vertiefende Betrachtungen der Umweltauswirkungen in nachfolgenden Vorhaben bilden. Zunächst wird mit Hilfe der aus den weiteren Arbeitspaketen verfügbaren Daten (z. B. Rezeptur, Verarbeitungsparameter, Transport) eine orientierende ökologische Bewertung, ein so genanntes 'Screening Life Cycle Assessment', durchgeführt, um die wesentlichen Belastungstreiber zu analysieren. Die Ergebnisse werden an die weiteren Arbeitspakete kommuniziert, sodass bereits in dieser sehr frühen Entwicklungsphase, innerhalb der ersten Meilensteine, wichtige Stellschrauben für ein ökologisch vorteilhaftes Material bzw. Produkt berücksichtigt werden können. Im Laufe des Projektes werden diese Daten zur Erstellung einer Ökobilanz über die Rohstoffe hinaus genutzt.
Umringe der Verfahrensgebiete (Sanierungsgebiete) im LK Diepholz (Jahr 2017); Legende und weitere Erläuterungen: http://www.gag.niedersachsen.de
Das Verbundvorhaben C3-B2 zielt auf die Erforschung von zementgebundenen Matrices für neuartigen Verbundbaustoffe mit Carbonbewehrung. Im Teilvorhaben C3-B2-XIII wird MC-Bauchemie als Hersteller von bauchemischen Zusatzstoffen und Zusatzmitteln durch Erforschung neuer sowie gezielte Weiterentwicklung bestehender Additive (calcinierte Tone, Fließmittel, Schwindreduzierer) an der Entwicklung maßgeschneiderter und massentauglicher Basisrezepturen für Betone mitarbeiten. Durch die Kooperation mit den akademischen und industriellen Partnern erhofft sich die die MC-Bauchemie Know-How Gewinn durch die theoretischen und praktischen Untersuchungen der Struktur-Wirkungsbeziehung bauchemischer Additive. So sind zum Beispiel in der Wirkung von calcinierten Tonen auf die Biegezugfestigkeit ebenso wenig Korrelationen erkennbar, wie auch zwischen der spezifischen Oberfläche und der Korngrößenverteilung Korrelationen nicht ableitbar sind. Ein besseres Verständnis dieser Parameter erlaubt eine deutlich gezieltere Synthese von Additiven auf ihre Wirkung in der Fertigung von Betonbauteilen. MC-Bauchemie wird im Rahmen des Teilvorhabens C3-B2-XIII Betonzusatzmittel und -stoffe grundlegend entwickeln, anpassen, produzieren und für die Verbundvorhabenpartner zur Verfügung stellen. In diesem Kontext wird an der Optimierung der Bauchemikalien in der Wirkung hin zum maßgeschneiderten C3-Bauteil fachlich und praktisch mitgearbeitet. Im Rahmen der Arbeitspakete 1, 2 und 3 (siehe Gesamtvorhabenbeschreibung) wird die MC Zusatzmittel in ausgewählten Betonen auf ihre Wirkung testen und optimieren und in enger Kooperation mit allen Projektpartnern an der iterativen Anpassung der Additive bis zum Erreichen der gewünschten Betoneigenschaften am Bauteil mitwirken.
Im Teilvorhaben C3-B2-VI werden in enger Abstimmung mit den Betonherstellern und -anwendern die Grundlagen für den Entwurf und die Herstellung von zwei- und dreidimensionalen Bewehrungselemente für den Einsatz in C3-Kompositen entwickelt. Die Bewehrungselemente zeichnen sich durch eine duroplastische Beschichtung aus, deren Eigenschaften ebenso profiliert werden sollen. Das Teilvorhaben C3-B2-VI 'Zwei- und dreidimensionale Bewehrungsstrukturen mit duroplastischer Beschichtung' ist im Verbundvorhaben im Arbeitspaket AP2 mit 2 Aktivitäten eingebunden. Der maßgebliche Beitrag zum Verbundvorhaben erfolgt im Arbeitsschritt AS 2.7 mit der Bereitstellung und Weiterentwicklung von zwei- und dreidimensionalen Bewehrungselementen mit duroplastischen Beschichtungen. Hier werden Konzepte für Herstellung von material- und belastungsangepasste Bewehrungen für C3-Komposite aus Multifilamentgarnen aus speziellen Textilmaschinen formuliert. Dabei sind die dauerhafte Absicherung der strukturellen Integrität und Formtreue sowie der Auftrag der polymeren Beschichtungsharze entscheidend für die Produktqualität. In einem iterativen Prozess werden die Bewehrungen optimiert. Ergebnis der Arbeiten sind grundlegende Erkenntnisse zur geometrischen und stofflichen Gestaltung der Bewehrungselemente in Abhängigkeit vom Anwendungsfeld im Bauwesen. Neben diesen Kernarbeiten ist FTA auch noch im Arbeitsschritt AS 2.1 durch die Benennung von technischen Grenzen bei der Gestaltung von Bewehrungselementen mit duroplastischer Beschichtung involviert. Diese konzeptionell ausgerichteten Beiträge unterstützen die Formulierung der Anforderungsprofile und des Pflichtenheftes für C3-Betone.
In AP 2.1.6 wird das Anforderungsprofil für C3-Betone für die Herstellung spezieller Fertigteile beim Antragsteller formuliert. Dies liefert einen wesentlichen Beitrag zum Pflichtenheft für die Entwicklung neuer C3-Betone. Auf dieser Basis der Entwicklungen und Forschungen der Kooperationspartner werden in AP 2.4.2 neue Betone im industriellen Maßstab hergestellt und erprobt. Dabei werden grundlegende technologische Fragestellungen bei der Herstellung, Förderung, Transport und Einbau unter praxisüblichen Bedingungen untersucht, u.a. Einsatz von Kurzfasern für besonders robuste Betone, Lagesicherung der textilen Bewehrung während des Betoneinbaus, Auswirkungen von extrem oberflächennah verbauten Bewehrungselementen auf Oberflächentexturen bei Sichtbetonelementen. Die relevanten Kenngrößen der Frisch- und Festbetoneigenschaften werden experimentell ermittelt bzw. Prüfkörper für Laboruntersuchungen universitärer Partner hergestellt. Ziel ist die Definition von Basisrezepturen für verschiedene Anwendungsbereiche im Fertigteilbau, bspw. für Konstruktionsfertigteile oder Architekturfassaden. Die Beurteilung erfolgt aufgrund experimenteller Prüfungen mit anerkannten Methoden zur Charakterisierung von Frischbetoneigenschaften als auch empirisch-deskriptive Erfassung besonderer Verarbeitungseigenschaften der frischen und erhärtenden Betone. Die Aktivitäten sind daher wesentlich zur Festlegung der Basisrezepturen für den weiteren Projektverlauf. siehe ausführliche Beschreibung des Vorhabens.
Ziel des Teilvorhabens ist die Schaffung von Grundlagen zur stofflichen Zusammensetzung und industriellen Herstellung von normalfesten zementgebundenen Matrices für neuartige Bewehrungen aus und mit Kohlenfasern. Dazu werden auf der Grundlage der in AP1 des Verbundvorhabens C3-B2 entwickelten bzw. verbesserten Bindemittelsysteme Basisrezepturen und Mischprozeduren entwickelt, die vor allem für Massenanwendungen im Ortbetonbau geeignet sind. Im Fokus stehen hierbei nicht technisch mögliche Höchstleistungseigenschaften, sondern neuartige normalfeste Betone. Diese sollen alle notwendigen Eigenschaften für den neuen Verbundbaustoff aufweisen, der vorzugsweise in dünnen Bauteilgeometrien und unter den Bedingungen der Massenproduktion sicher reproduzierbar und in der Ortbetonbauweise hergestellt werden soll. Die Schwerpunkte der Arbeiten umfassen: - die Festlegung von Frisch- und Festbeton-Eigenschaftsprofilen für normalfeste C3- Massenbetone für Ortbetonbauweisen, - die Analyse der technischen und wirtschaftlichen Bedingungen in modernen Mischanlagen sowie der Transport- und Förderprozesse im Hinblick auf neuartige C3-Betone, - die Konzeption von robusten, leistungsfähigen, nachhaltigen und wirtschaftlichen Betonzusammensetzungen für C3, - die Entwicklung und Überprüfung von sicheren, universell anwendbaren Mischprozeduren auf Grundlage praxisüblicher Mischtechniken und Dosierverfahren, - Arbeiten zur Anrechenbarkeit von reaktiven Zusatzstoffen zur Bestimmung des effektiven W/Z- bzw. W/Bi-equ -Wertes, zur Anrechenbarkeit von physikalisch gebundenem Wasser, zur Ermittlung eines tatsächlichen W/Z- bzw. W/Bi-equ -Wertes bei frühzeitigem Wasserentzug bzw. Wasserzufuhr, - die Formulierung von Leitlinien und Grenzwerten für die Zusammensetzung robuster Massenbetone (Kernaspekt W/Z- bzw. W/Bi-equ -Wert), - die Erarbeitung und Festlegung von Kriterien zur Auswahl einer Basisrezeptur.