Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Der Zusammenhang zwischen gemessenen Neutronenstreukurven und der Porosität im Hinblick auf die Zementsteineigenschaften Permeabilität und Dauerhaftigkeit
SANS (Small angle neutron scattering) ist eine zerstörungsfreie Methode, welche Aussagen zu amorphen Strukturen im Größenbereich von wenigen Nanometern bis hin zu einigen Mikrometern liefert. Ein gezielter Einsatz von SANS eröffnet die Möglichkeit, spezifische Informationen zur Zementsteinmikrostruktur zu erhalten. Zur Bestimmung der Mikrostruktur im hydratisierenden Zementstein ist man an Methoden interessiert, welche erstens keine gefügebeeinflussenden Probenpräparationsprozeduren benötigen, zweitens keinen Meßprozeß zur Grundlage haben, der selbst einen signifikanten Einfluß auf die zu betrachtenden mikrostrukturellen Details ausübt, und drittens eine Wiederholbarkeit der Messung an ein und derselben Probe ermöglichen. Die Methode SANS liefert zerstörungsfrei ein Streubild von der Mikrostruktur und ist in der Lage, den Größenbereich von einigen Nanometern bis hin zu wenigen Mikrometern zu erfassen und damit die Mikrostruktur des hydratisierenden Zementsteins einer zerstörungsfreien und quantitativen Beschreibung zugänglich zu machen. Das komplexe System Zementstein wurde in seine Komponenten zerlegt. SANS-Untersuchungen wurden an den separierten Zementklinkerphasen sowie an den fraktionierten Hydratationsausgangsmaterialien (Zementklinkerphasen, Portlandzement) ausgeführt. Die zeitabhängigen Strukturentstehungs- und Strukturumwandlungsprozesse während der Hydratation von technischem Portlandzement und von ihn aufbauenden Komponenten (Klinkermineralien) wurden getrennt und kombiniert mittels SANS zu verschiedenen Zeiten nach Hydratationsbeginn verfolgt. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt resümieren: Die Untersuchungen zur Carbonatisierung ließen Aussagen zur Umwandlung der C-S-H-Phasen zu. Zur Beschreibung des Porensystems hinsichtlich offener und geschlossener Porosität wurde die Match-Technik herangezogen. Vergleiche zum Streueffekt in Abhängigkeit vom eingestellten neutronenoptischen Streukontrast erlauben Rückschlüsse auf die Stöchiometrie der aufgetretenen C-S-H-Phasen. Aussagen zu offenen und geschlossenen Poren konnten gegeben werden. Sowohl im Kurzzeitbereich als auch im Langzeitverhalten wurden Erkenntnisse über die Strukturbildungs- und -umwandlungsprozesse der Nanometerstrukturen im hydratisierenden Zementstein gewonnen.
Der Zusammenhang zwischen gemessenen Neutronenstreukurven und der Porosität im Hinblick auf die Zementsteineigenschaften Permeabilität und Dauerhaftigkeit
SANS (Small angle neutron scattering) ist eine zerstörungsfreie Methode, welche Aussagen zu amorphen Strukturen im Größenbereich von wenigen Nanometern bis hin zu einigen Mikrometern liefert. Ein gezielter Einsatz von SANS eröffnet die Möglichkeit, spezifische Informationen zur Zementsteinmikrostruktur zu erhalten. Zur Bestimmung der Mikrostruktur im hydratisierenden Zementstein ist man an Methoden interessiert, welche erstens keine gefügebeeinflussenden Probenpräparationsprozeduren benötigen, zweitens keinen Meßprozeß zur Grundlage haben, der selbst einen signifikanten Einfluß auf die zu betrachtenden mikrostrukturellen Details ausübt, und drittens eine Wiederholbarkeit der Messung an ein und derselben Probe ermöglichen. Die Methode SANS liefert zerstörungsfrei ein Streubild von der Mikrostruktur und ist in der Lage, den Größenbereich von einigen Nanometern bis hin zu wenigen Mikrometern zu erfassen und damit die Mikrostruktur des hydratisierenden Zementsteins einer zerstörungsfreien und quantitativen Beschreibung zugänglich zu machen. Das komplexe System Zementstein wurde in seine Komponenten zerlegt. SANS-Untersuchungen wurden an den separierten Zementklinkerphasen sowie an den fraktionierten Hydratationsausgangsmaterialien (Zementklinkerphasen, Portlandzement) ausgeführt. Die zeitabhängigen Strukturentstehungs- und Strukturumwandlungsprozesse während der Hydratation von technischem Portlandzement und von ihn aufbauenden Komponenten (Klinkermineralien) wurden getrennt und kombiniert mittels SANS zu verschiedenen Zeiten nach Hydratationsbeginn verfolgt. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt resümieren: Die Untersuchungen zur Carbonatisierung ließen Aussagen zur Umwandlung der C-S-H-Phasen zu. Zur Beschreibung des Porensystems hinsichtlich offener und geschlossener Porosität wurde die Match-Technik herangezogen. Vergleiche zum Streueffekt in Abhängigkeit vom eingestellten neutronenoptischen Streukontrast erlauben Rückschlüsse auf die Stöchiometrie der aufgetretenen C-S-H-Phasen. Aussagen zu offenen und geschlossenen Poren konnten gegeben werden. Sowohl im Kurzzeitbereich als auch im Langzeitverhalten wurden Erkenntnisse über die Strukturbildungs- und -umwandlungsprozesse der Nanometerstrukturen im hydratisierenden Zementstein gewonnen.
Der Zusammenhang zwischen gemessenen Neutronenstreukurven und der Porosität im Hinblick auf die Zementsteineigenschaften Permeabilität und Dauerhaftigkeit
Häußler, Frank (Autor:in)
2005
200 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
80. Porosität und Permeabilität feinkörniger Filterkuchen
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Permeabilität und Porosität von Beton bei hohen Temperaturen
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