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.
1) In der Bundesrepublik Deutschland werden etwa 128 Mio t industrielle Nebenprodukte erzeugt. Davon werden nur etwa 36 Prozent verwertet. Es sind deshalb intensive Bestrebungen im Gange, die Verwertungsrate zu steigern. Dabei spielt der Strassenbau die bedeutendste Rolle. 2) Es sollen huettensandreiche Mineralstoffgemische fuer den Strassenbau erprobt werden. Ziel ist es dabei, alternative Bauweisen und Gemische fuer Huettensand im Strassenbau zu entwickeln. 3) Im Rahmen dieser Forschungsarbeit werden Mineralstoffgemische mit mindestens 50 Gew.-Prozent Huettensand und anderen industriellen Nebenprodukten untersucht. Huettensandreiche Mineralstoffgemische mit Huettensandanteilen zwischen 50 und 70 Gew.-Prozent sind unter Zugabe von Eisenhuettenschlacken und Recyclingbaustoffen fuer den Bau von Frostschutz- und Schottertragschichten gut geeignet. Mit den auf den Erprobungsstrecken durchgefuehrten Messungen kann der Nachweis erbracht werden, dass die untersuchten huettensandreichen Mineralstoffgemische im Vergleich zu anderen Mineralstoffgemischen als gleichwertig einzustufen sind. Die Untersuchungen mit huettensandreichen Mineralstoffgemischen, denen Muellverbrennungsaschen zugegeben werden, zeigen, dass die Gemische sehr langsam erhaerten und damit vom Baustellenverkehr nicht befahren werden koennen. Dies fuehrt zu Nachteilen beim Einbau dieser Gemische, weil dieser nur vor Kopf erfolgen kann. Beim Einsatz von Waschergen muss damit gerechnet werden, dass keine ausreichende Frostbestaendigkeit gegeben ist und dadurch die Frostempfindlichkeit der Gemische nachteilig beeinflusst werden kann. 4) Durch die Zumischung von industriellen Nebenprodukten zum Huettensand koennen deren Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Verwitterungsbestaendigkeit, Festigkeit und Umweltvertraeglichkeit verbessert werden, so dass der im Strassenbau verwertbare Anteil dieser industriellen Nebenprodukte noch gesteigert werden kann. Dies traegt dazu bei, wertvollen Deponieraum einzusparen sowie natuerliche Ressourcen zu schonen.