In Bayern werden in den nächsten Jahren Oberflächenabdichtungen im Wert von 400 Millionen Mark gebaut werden. Für die Oberflächenabdichtung erscheint in vielen Fällen ein toniger Baustoff, der in geringen Massenanteilen mit einem organischen Polymer versetzt ist, als interessante Alternative zu vielen anderen Systemen. Dieser vergütete Baustoff besitzt bessere bodenmechanische Kennwerte, nimmt weniger Wasser auf und gibt das aufgenommene Wasser schwerer ab als der reine Ton: Verringert wird damit die Gefahr der Rißbildung in der Oberflächenabdichtung. Für derartige organophilierte Gesteinsphasen sollen vor allem sehr minderwertige Tone und Mergel (Abraum) eingesetzt werden, vorzugsweise verfestigte Tongesteine, die vor ihrem Einbau grundsätzlich kleingemahlen müßten. Bei diesem Aufarbeitungsprozeß kann dann das Polymer in Lösung bzw. als Dispersion zugegeben werden. Schwerpunktmäßig wird die Organophilierung mit kationischen Polymeren untersucht werden, es werden aber auch nichtionische / amphotere Polymere und Polymermischungen zu Vergleichszwecken miteinbezogen sein. Die Untersuchungen an den Gesteinsphasen werden von ergänzenden Untersuchungen an Suspensionen begleitet sein. Aufbauend auf Literaturstudien wird das Trocknungsverhalten, das Mischungsverhalten, das Wasseraufnahmevermögen und die Gasdurchlässigkeit, alles soweit möglich auch in der Zeitabhängikeit, untersucht werden. Da die Experimente eine Anwendung des Materials in der Praxis zum Ziel haben, werden die Untersuchungen immer auch von Kosten-Nutzen Überlegungen begleitet sein: Preisgünstige Polymere, biologisch schwer abbaubar, leicht in den Ton einmischbar, möglichst geringe Mengen bei einem optimalen Effekt bzw. Beschränkung der Zugabe auf der Grundlage von Wirtschaftlichkeitsüberlegungen, Betrachtung der GLEICHWERTIGKEIT gegenüber den Regelabdichtungssystemen. Es ist geplant, in Kooperation mit einem Grundbauinstitut die bodenmechanischen Systemleistungen und die Durchlässigkeit des Materials zu analysieren.
Bauteile von Hochtemperatur-Kraftwerkskomponenten (Rotoren, Gehaeuse, Armaturen u.a.) unterliegen neben der stationaeren Primaerbeanspruchung (Innendruck, Fliehkraft) einer hohen Sekundaer-(Ermuedungs-)beanspruchung beim An- und Abfahren sowie bei Lastaenderungen. Durch die ueberlagerten anisothermen Sekundaerbelastungen kommt es zu deutlich beschleunigten Verformungs- und Schaedigungsablaeufen (Kriechratchetting). Fuer die analytische Beschreibung dieser zeit- und belastungsabhaengigen Schaedigungsvorgaenge existieren bisher nur unzureichend abgesicherte Ansaetze. Durch Untersuchungen an Modellkoerpern aus dem neuentwickelten hochwarmfesten Strahlguss G-X 12 CrMoWVNbN 10 1 1 bei weitgehend realitaetsnahen Bauteilbeanspruchungen und Korrelationen inelastischer Verformungen und Dehnungen zwischen Experimenten und begleitenden viskoplastischen FEM-Beanspruchungsberechnungen gelang es, Kriechratchetting-Effekte experimentell und numerisch quantitativ zu erfassen. Auf Grundlage der durch die Modellkoerperversuche ueberprueften viskoplastischen FEM-Codes werden Empfehlungen fuer die Vorgehensweise bei Beanspruchungsanalysen kriechratchettingsbelasteter Bauteile abgeleitet. Ein weiteres Ergebnis des Vorhabens besteht darin, dass die Erschoepfungshypothese nach Couseran als geeignete handhabbare Methode der konservativen Bewertung von Kriechratchetting-Beanspruchungen verfifiziert wurde.
Ziel des Vorhabens ist eine Verbesserung der Papierfestigkeiten, insbesondere in z-Richtung. Dazu sollen modifizierte Stärken in granulärer Form auf die initialfeuchten Lagen eines Multiplexfaservlieses aufgesprüht und anschließend durch die für die Papiertrocknung eingesetzte thermische Energie verkleistert werden. Nach Untersuchungen zur Charakterisierung der Stärken unterschiedlicher Provenienz werden anwendungsbezogene Arbeiten im Labor angeschlossen, um das Eigenschaftsspektrum der Stärken durch den Zusatz von Polyelektrolyten zu studieren. Die Beeinflussung der Verkleisterungsbedingungen nehmen hierbei eine zentrale Stelle ein. Neben der Entwicklung der Papiereigenschaften werden die Suspensionseigenschaften ebenfalls einer Bewertung unterzogen. Den Abschluss bilden Versuche in Produktionsanlagen zur Herstellung mehrlagiger Papiere. Die Ergebnisse des Vorhabens lassen grundlegende Informationen zu den Wirkprinzipien des Festigkeitsgewinns bei der Verwendung von Sprühprodukten aus Kartoffel- oder Getreidestärken erwarten. Es ergeben sich Möglichkeiten zur optimalen Zusammensetzung der Stärke-Polymer-Gemische für vielfältige Anwendungsfälle.
Aufgabenstellung und Zielsetzung: Für den Baustoff Beton bestehen bis heute Defizite bei einer vollständigen werkstofflichen Verwertung. So fallen bei der Aufbereitung neben den Recycling-Gesteinskörnungen, die direkt in Neubeton wieder eingesetzt werden können, circa 35 M.-Prozent Altbetonbrechsand kleiner 2 mm an. Diese Kornfraktion wirkt sich auf Grund ihrer Eigenschaften ungünstig auf die Verarbeitbarkeit und die Dauerhaftigkeit aus und ist somit in dieser Form nicht weiter in Beton einzusetzen. Nach dem heutigen Wissensstand scheint die Feinmahlung von Altbetonbrechsand die aussichtsreichste Aufbereitungsmethode, um den Brechsand in Form von Altbetonmehl als hochwertigen Betonzusatzstoff im Kreislauf des Baustoffs Beton zu halten. Ziel des Forschungsvorhabens war es, verschiedene Altbetonmehle herzustellen, zu charakterisieren und anhand von Mörtel- und Betonuntersuchungen herauszufinden, ob sich aufgemahlener Brechsand ('Altbetonmehl') als Betonzusatzstoff zur Herstellung von dauerhaften Betonen eignet und so für die Altbetonaufbereitung neue Anreize geschaffen werden können. Ergebnisse der Untersuchungen und Anwendung in der Baupraxis: Eine extrem feine Aufmahlung mit Kornanteilen von 90 Prozent kleiner 10 mym führte bei keiner der durchgeführten Mörteluntersuchungen zu deutlichen Vorteilen, so dass eine Aufmahlung der Brechsande auf Zementfeinheit, 90 Prozent kleiner 90 mym, als ausreichend erscheint. Die beiden eingesetzten Mahlverfahren ergaben ebenfalls keine signifikanten Unterschiede der Mehle bei den Mörteluntersuchungen. Deshalb erfolgten die Betonuntersuchungen an dem gröbsten Altbetonmehl: 'Haldenmaterial 90 Prozent kleiner 90 mym', das in einer Kugelmühle aufgemahlen wurde. Bei einem Zementaustausch von 15 M.-Prozent durch Altbetonmehl und einer daraus resultierenden w/z-Wert Erhöhung, wurden bei der 28 d Festigkeitsprüfung lediglich 10 Prozent niedrigere Festigkeiten gegenüber der Referenzmischung mit Purzement festgestellt. Diese Festigkeitseinbußen konnten zum einen durch Beibehaltung des w/z-Wertes und einem damit verbundenen geringeren w/b-Wert ausgeglichen werden, zum anderen durch den Einsatz eines feiner aufgemahlenen Portlandzementes CEM 142,5 R anstelle des CEM 132,5 R. Um die gewählte Frischbetonkonsistenz F3 aufrecht zu erhalten, musste dafür allerdings mehr Fließmittel zudosiert werden. Das Schwindverhalten der Betonzylinder mit 15 bzw 25 M.-Prozent Altbetonmehl ähnelte dem der Referenzmischung. Nach 90 d wurde ein Schwindmaß von rd. 0,3 Prozent ermittelt. Die Frostbeständigkeit der Betone war auch mit 25 M.-Prozent Altbetonmehl gegeben. Auch wenn mit steigender Austauschrate eine Zunahme der Abwitterung zu beobachten ist, liegen die Werte dafür weit unter dem empfohlenen Wert von 1500 g/m2 nach 28 Frost-Tau-Wechseln. Ein vermutetes restliches Hydratationspotential der Altbetonmehle, das zur Steigerung der Beton- und Mörtelfestigkeiten führen könnte, ist bei keinem der untersuchten Altbetonmehle sichtbar geworden
Nachdem seit 1996 der Hanfanbau zur Faserproduktion wieder erlaubt ist, soll im geplanten Vorhaben eine Anbauoptimierung für Hanf im Hinblick auf eine einheimische Produktion hochwertiger Industriefasern mit speziellen, auf die industrielle Verwertung abgestimmten Eigenschaften erarbeitet werden. Dazu ist im ersten Schritt zu klären, welches Leistungs- und Qualitätspotential der Hanf im Vergleich zu den anderen einheimischen Faserpflanzen Lein und Fasernessel besitzt. Die vorhandenen Sorten sollen auf ihre Eignung für den einheimischen Anbau geprüft werden. Darüberhinaus soll der Einfluß von anbautechnischen Maßnahmen (Saatstärke, N-Düngung, Erntetermin) auf die Ertrags- und Qualitätsbildung geprüft werden. Die an unserem Institut an Faserlein entwickelte Qualitätsanalytik der Fasern soll speziell für die Prüfung von Hanf angewendet werden. Hierbei ist geplant, die Qualitätsdifferenzen anhand der bildanalytischer Auswertung mikroskopischer Schnitte zu beschreiben und in Reißversuchen zu ermitteln. Da für die industrielle Verwertung die Homogenität von Faserpartien wichtig ist, soll dieses Merkmal für den Anbau untersucht werden.