Verarbeitung von Frischbeton: Herausforderungen und Lösungen
Die Rheologie von Frischbeton ist für das moderne Bauwesen von entscheidender Bedeutung, jedoch aufgrund seiner Komplexität als mehrphasiges, multiskaliges Baustoffsystem noch nicht ausreichend erforscht. Sein Verhalten wird durch hydratationsinduzierte chemische Reaktionen, Veränderungen der Partikelmorphologie und komplexe Wechselwirkungen innerhalb der mehrphasigen Struktur beeinflusst. Um dieser Komplexität Rechnung zu tragen, schafft das DFG-Schwerpunktprogramm SPP 2005 die wissenschaftlichen Grundlagen für rheologiebasierte Prozesse und nachhaltige Bautechnologien. Das Programm gliedert sich in drei Forschungsmodule:
1) Partikelinteraktionen: Untersuchung von Hydratationseffekten und morphologischen Veränderungen sowie des Einflusses von Hochleistungsfließmitteln auf die Fließeigenschaften;
2) Verformungsverhalten: Entwicklung von Modellen, die Interaktionen auf der Mikroebene mit makroskopischen Fließeigenschaften, rheologiebasierten Mischungsentwürfen und dem Verhalten von Fasersuspensionen verknüpfen;
3) Transport und Einbringung des Betons: Untersuchung von Pump-, Gieß- und Sprühvorgängen mit Fokus auf strömungsinduzierter Entmischung und prädiktiver Modellierung.
Die Zusammenarbeit ist zentraler Bestandteil des SPP 2005: Über 50 Forschende greifen auf gemeinsame Referenzmaterialien und hochmoderne Analytik zurück, um die Vergleichbarkeit zu gewährleisten. Im Programm wurden bereits bedeutende wissenschaftliche Fortschritte erzielt, darunter die Entwicklung modernster Messmethoden und rheologischer Modelle, die das Verhalten von Partikeln im Mikrobereich mit Bauanwendungen auf der Makroebene verknüpfen. Diese Durchbrüche ebnen den Weg für innovative Technologien wie 3D-Betondruck und optimiertes Materialhandling.
Da das SPP 2005 in Kürze abgeschlossen sein wird, strebt das Team die Veröffentlichung von wegweisenden Fachartikeln an, in denen Phänomene der Phasentrennung untersucht, prädiktive rheologiebasierte Modelle verfeinert und In-situ-Messverfahren integriert werden sollen, um das Verständnis der Wechselwirkung zwischen Hydratation und Fließverhalten zu vertiefen. Durch die Bewältigung dieser Herausforderungen trägt das Programm zur Revolutionierung von Bauweisen und zu einer nachhaltigen Entwicklung in der Industrie bei.
