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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?

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.

Pilotversuch zur Etablierung einer zentralen Koordination, Dokumentation und Ergebnispublikation der Arbeiten im F+E-Verbund 'Steinzerfall/-Konservierung', insbesondere fuer den Schwerpunktkomplex 'Pilotobjektuntersuchungen' von Baudenkmaelern

Neben grundlegenden Forschungen im FuE-Verbund ueber Ursachen und Wirkmechanismen des Zerfalls und Moeglichkeiten der Konservierung (Impraegnierstoffe) und Restaurierung (Steine, Moertel) von Natursteinverbaenden an Baudenkmaelern werden jetzt beispielhafte Auswahl und Untersuchungen von Pilotobjekten derselben in ganz Deutschland in Kooperation mit den jeweiligen 'Objektzustaendigen' aus der Praxis der Denkmalpflege forciert. Die im Thema genannten zentralen Funktionen zur Steuerung und Erfolgskontrolle des Verbundprojekts und zum Transfer der gewonnenen Know-How's in der Praxis der Denkmalpflege muessen daher insbesondere fuer die Pilotobjektuntersuchungen zwingend permanent eingefuehrt werden. Die methodischen Ansaetze dafuer werden hier entwickelt, 'startgetestet' und dabei mehr und mehr zeit-/kostensparende foto-/video-grafische/-metrische und EDV-technische Hilfsinstrumente fuer die Dokumentation insbesondere von Zustaenden, Handlungen/Untersuchungsbefunden an Pilotprojekten eingesetzt.

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.

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.

Realitaetsnah simulierte Extrem-Klima-/-Schadgasbelastungen von sowie Analysen chemischer Reaktionen an/in meist flankenisolierten, stirnflaechenoffenen, teils schutzstoffimpraegnierten Prueflelementen aussenbewitterter Stein-/Moertelverbaende

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

Stabilitaet von Zementstein und zementgebundenen Werkstoffen gegenueber schwefelsauren Waessern (Schwefelsaeurekorrosion)

Fuer Anwendungen in der Abwassertechnik, im Deponiebereich und in der chemischen Industrie werden zementgebundene Moertel und Betone benoetigt mit besonders guter Bestaendigkeit gegenueber sauren Angriffen, insbesondere schwefelsauren Waessern. Die Kenntnisse ueber den Mechanismus des Angriffs schwefelsaurer Waesser auf Zementstein bzw ueber die Grenzen der Stabilitaet der Zementsteinphasen sind trotz einer nennenswerten Zahl einschlaegiger Veroeffentlichungen als unbefriedigend zu bezeichnen. Aufgabe des Projektes soll es daher sein, den Korrosionsmechanismus an Zementsteinen und Moerteln sowie an einzelnen ausgewaehlten Phasen und Hydratationsprodukten unter Verwendung verschiedener Konzentrationen und Einwirkungsbedingungen naeher zu studieren, um Grundlagen fuer weitere gezielte Materialentwicklungen zu stellen. Die zu erarbeitenden Kenntnisse sind auch im Hinblick auf Schaedigungen durch atmosphaerische Depositionen und mikrobielle Angriffe von Interesse.

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