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Verteilungs- und Wirkungsmechanismen von Salzen in Naturstein

Es sollen Antworten auf folgende Fragen gefunden werden: - Welche Rolle spielen verschiedenartige Salze bei der Verwitterung von Gesteinen (vor allem Sandstein)? - Wie erfolgt ihr Eintrag und wie ihr Transport innerhalb des Gesteins? - Welche Mechanismen spielen sich bei der Kristallisation der Salze im Porenraum der Gesteine ab? - Welche schaedigenden Wirkungen ergeben sich daraus fuer das Gesteinsgefuege?

Weiterentwicklung von Beurteilungskriterien fuer Klassifizierung, Eignungs- und Ueberwachungspruefungen von Abdaemmungsbaustoffen

Bei den im Steinkohlenbergbau vorhandenen Versorgungsanlagen und den Festigkeits- und Verformungseigenschaften der zementgebundenen hydraulisch erhaertenden Dammbaustoffe liegt es nahe, diese Mittel auch fuer konstruktive Ingenieurbauwerke wie z.B. Wasserdaemme oder kohaesive Fuellsaeulenabschnitte bei der Teilverfuellung von Tagesschaechten einzusetzen. Gesicherte Materialkennwerte als Grundlage fuer die notwendigen rechnerischen Nachweise erfordern eine Weiterentwicklung der Beurteilungskriterien fuer die Klassifizierung derartiger Baustoffe und fuer die Ueberwachung durch Eignungs- und Guetepruefungen. In Anlehnung an Methoden, wie sie im Technischen Regelwerk fuer Beton festgelegt sind, wurden geeignete Verfahren einer Klassifizierung der Dammbaustoffe entwickelt. Handelsuebliche zementgebundene Dammbaustoffe mit unterschiedlichen Wasser/Feststoff-Werten wurden hinsichtlich ausgewaehlter Kenngroessen wie Druckfestigkeit, Biegezugfestigkeit, Elastizitaetsmodul in ihrer zeitlichen Entwicklung untersucht und mit 'synthetischen Dammbaustoffen' (z.B. Zementmoertel) hinsichtlich der gleichen Eigenschaften und unter den gleichen Bedingungen als Vergleichsstoffe verglichen. Es wurde eine Klassifikationsmoeglichkeit gefunden, die nicht nur die Festigkeitswerte nach einer bestimmten Erhaertungsdauer, sondern auch die zeitliche Entwicklung der Festigkeit beruecksichtigt. Bei der Frage der Ueberwachung ist die baustoffliche wie verarbeitungstechnische Seite zu beruecksichtigen. Fuer die speziellen Beduerfnisse des Bergbaus - lange Transportwege und relativ geringe geforderte Festigkeitsklassen (ca. 5 - 15 N/qmm) - laesst sich das Verfahren sinnvoll anwenden.

Entwicklung von wasserarmen Reinigungsverfahren sowie originalsubstanzschonende Techniken zum Ausraeumen von schadhaften Fugenmoertel am Natursteinmauerwerk

Um die Durchfeuchtung einer Fassade oder eines Fassadenteils durch die Reinigung mit Wasser zu verringern, sollen im Prinzip bekannte wasserarme Reinigungsverfahren verbessert werden. Ziel ist ein von der Denkmalpflege festgelegtes Reinigungsergebnis unter Verwendung von moeglichst wenig Wasser zu erzielen. Dies koennte zB durch die Entwicklung eines Feinststaubstrahlverfahrens moeglich sein. Bei dem Ersatz von schadhaften Fugenmoertel im Rahmen einer Instandsetzungsmassnahme kann heute aufgrund fehlender geeigneter Geraete und Verfahren eine sehr schmale Fuge nur unter Verlust des Originalfugenbildes durch Verbreiterung ausgeraeumt werden. Ziel ist, vorhandene Geraete so zu modifizieren, dass mit ihnen erschuetterungsfrei, dem Fugenverlauf folgend der alte Fugenmoertel entfernt werden kann, ohne dabei die angrenzende Bausubstanz zu schaedigen. Dies koennte durch geeignete mechanische Werkzeuge bzw durch einen Hochdruckwasserfeinststrahl-Verfahren erreicht werden.

Verwertung von Flugaschen aus steinkohlebefeuerten Kraftwerken als Zusatzstoff in Moerteln und Betonen

In der Bundesrepublik fallen etwa 2 Mio t Flugasche pro Jahr an. Nach dem Inkrafttreten verstaerkter Emissionsgrenzwerte ist mit einer Vervielfachung der Menge zu rechnen. Zur Entlastung der begrenzten Deponiekapazitaeten wird die Verwendung von Flugasche als Zusatzstoff in Moertel und Beton untersucht. Nach der chemischen Zusammenstezung bestehen Flugaschen zu etwa 75 Prozent aus SiO2 und Al2O3 im Verhaeltnis 2:1. Die wichtigsten Nebenbestandteile sind Cao, MgO, K2O und C. Aufgrund amorpher Bestandteile wird der Flugasche eine puzzolanische Reaktivitaet zugesprochen. Neben weiteren positiv zu bewertenden Eigenschaften ermoeglicht der Zusatz von Flugasche eine Senkung des Zementanteils im Beton ohne die Endfestigkeit zu beeintraechtigen. Flugaschen stellen ein stofflich heterogenes Gemenge aus sehr verschiedenen Komponenten dar, dessen Reaktivitaet durch die Eigenschaften der einzelnen Aschepartikel bestimmt wird. Zur Beurteilung der Verwertungsmoeglichkeit muessen die Reaktionsmechanismen im Zementstein am einzelnen Flugaschepartikel untersucht werden, um Ursache und Wirkung klarer erkennen zu koennen. Hier werden Reaktionsformen an Flugaschepartikeln rasterelektronenmikroskopisch erfasst und mit der Mikrosonde untersucht, um Beziehungen zwischen dem Reaktionsbild und der chemischen Zusammensetzung zu pruefen. Ferner soll der Stoffaustausch zwischen einer Modell-Flugaschesubstanz und dem erhaerteten Zementstein durch Einsatz von Tracern verfolgt werden. Aufgrund der Resultate soll eine Steigerung der Flugaschequalitaet durch gezielte Aufbereitungstechnik erzielt werden.

Bestimmung der Druckfestigkeit des Moertels im Mauerwerk

Die Art der Moertelpruefung muss umgestellt werden, da die Ergebnisse von den Festigkeiten in der Moertelfuge erheblich abweichen. Fundierte Kenntnisse ueber die tatsaechlichen Festigkeiten des Moertels im Mauerwerk sind aus sicherheitsrelevanten, aber auch bei Rationalisierungs-Aspekten von grosser Bedeutung. Es sollen vermoertelte Zweisteinkoerper aus verschiedenen Mauersteinarten und -Moerteln in verschiedenen Moertelgruppen hergestellt, gelagert und geprueft werden. Diese Erkenntnisse sind fuer die rationelle Weiterentwicklung und Qualitaetssicherung von Werkmoertel und Werkfrischmoertel erforderlich.

Untersuchung von Baudenkmalen auf aktuelle Zerfallsphaenomene durch Immissionen und der Wirksamkeit chemischer Konservierungssysteme auf niedersaechsische Hochbaumaterialien

1. Objektbezogene Untersuchung von ausgewaehlten Baudenkmalen in Niedersachsen auf spezifische Schadensursachen sowie von Schadensablaeufen fuer alle im norddeutschen Raum verwendeten Hochbaugesteine, inklusive Ziegel und Moertel. Dabei parallele Immissions- und Ratenmessungen, Pruefung der baulichen und Standortbedingungen, der Bauunterhaltungsgeschichte. 2. Systematische Untersuchung des Korrosionsverhaltens der niedersaechsischen Baumaterialien, dabei keine Entwicklung neuer Pruefmethoden. 3. Ermittlung der optimalen Konservierungssysteme fuer die in Niedersachsen vorhandenen Baudenkmale. 4. Entwicklung analytischer Methoden zur Ermittlung der Eindringtiefe, der Einbringmenge und der verwendeten Konservierungsstoffe im Rahmen der Gueteueberwachung durchzufuehrender Konservierungsarbeiten.

Bauschaeden an historischen Bauwerken durch Umwelteinfluesse

Umwelteinfluesse greifen in Baumaterialien und Baugefuege durch vielfaeltige Prozesse ein. Mineralogische Vorgaenge sind hier haeufig einbezogen. Viele historische und moderne Baumaterialien sind mineralogische Objekte, entweder direkt (zB Werksteine) oder indirekt aus solchen hervorgegangen (Backsteine, Bindemittel). Von Seiten der Mineralogen werden in das Programm zur Erhaltung historischer Bauwerke insbesondere zwei Aspekte eingebracht: die moderne Untersuchungsmethodik sowie die Kenntnis ueber das Verhalten von Mineralen und Gesteinen - auch synthetischen wie zB im Zement - in bestimmtem Milieu und ueber laengere Zeitraeume auch unter Beachtung von Umwelteinfluessen. Als Fragestellungen stehen im Vordergrund: Schaedigung von Putz und Mauerwerk durch Salzkristallisation, Vertraeglichkeit moderner Baumaterialien mit historischem Altbestand bei Restaurierungsarbeiten, Wahl von Verpressmoertel, Korrosion an Spanngliedern. Analog verhaelt es sich mit der Untersuchung von Baugruenden: Mineralbestand und Gefuege sind Parameter, die durch mineralogische Untersuchungen zu klaeren sind und deren Veraenderung unter dem Einfluss von inneren und aeusseren Variablen mineralogischen Gesetzmaessigkeiten gehorcht.

Modellprojekt: Erforschung und Erhaltung historischer Putze und Moertel im Hinblick auf Umweltschaeden

Substanzerhaltung historischer Mauerwerksbauten. Untersuchung am Ziegelmauerwerk unter besonderer Beruecksichtigung der Fugenmoertel

Untersuchungen der Dauerhaftigkeit unterschiedlicher historischer Moertelzusammensetzungen unter dem Einfluss verschiedener Umwelteinfluesse sollen durchgefuehrt werden. Neben der baulichen Dokumentation liegt der Schwerpunkt der Arbeiten bei der physikalisch-chemischen und technischen Analyse der historischen Moertel und ihrer Eigenschaften, besonders im Verbund Moertel-Stein. Aufbauend auf den Ergebnissen sollen in einem zweiten Schritt Optimierungen bzw Neuentwicklungen fuer dauerhafte und mit den vorhandenen Baustoffen vertraegliche Moertel erarbeitet werden. Die neuen Fugenmoertel muessen widerstandsfaehig gegen Umwelteinfluesse sein.

Werkstoffverhalten in Waessern und Boeden, Einfluss von ausgewaehlten organischen Verbindungen auf die Korrosion und das Bestaendigkeitsverhalten von Beton und Betonstahl

Im Rahmen des Projekts sollen Untersuchungen zum moeglichen schaedigenden Einfluss von Weichmachern aus Fugenstoffen und industriellen Klebstoffen auf Moertel, Beton und Betonstahl durchgefuehrt werden. Die als Weichmacher eingesetzten Verbindungen gehoeren zum grossen Teil zur Gruppe der Ster. Die schaedigende Wirkung solcher Verbindungen auf mineralische Stoffe und ggf auf Betonstahl ist bereits in vorhergehenden Forschungsarbeiten des ZLK ermittelt worden. Ebenso sind einige Schadensfaelle aufgetreten, die durch die Anwendung solcher Stoffe entstanden sind und die Anfangs als sog 'Durchfeuchtungsschaeden im Fensterbereich' angezeigt waren. Auf den bisherigen Ergebnissen aufbauend sollen fuer die og Problematik Untersuchungen zum Einfluss relativ geringer Konzentrationen ausgewaehlter Verbindungen durchgefuehrt werden. Aus den Ergebnissen sollen die zu erwartenden Schaedigungen und Massnahmen zu ihrer Vermeidung abgeleitet werden.

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