Das Projekt "Teilprojekt 13: Zusatzmittel und Zusatzstoffe für C3 -Betone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MC-Bauchemie Müller GmbH & Co. KG Chemische Fabriken durchgeführt. Das Verbundvorhaben C3-B2 zielt auf die Erforschung von zementgebundenen Matrices für neuartigen Verbundbaustoffe mit Carbonbewehrung. Im Teilvorhaben C3-B2-XIII wird MC-Bauchemie als Hersteller von bauchemischen Zusatzstoffen und Zusatzmitteln durch Erforschung neuer sowie gezielte Weiterentwicklung bestehender Additive (calcinierte Tone, Fließmittel, Schwindreduzierer) an der Entwicklung maßgeschneiderter und massentauglicher Basisrezepturen für Betone mitarbeiten. Durch die Kooperation mit den akademischen und industriellen Partnern erhofft sich die die MC-Bauchemie Know-How Gewinn durch die theoretischen und praktischen Untersuchungen der Struktur-Wirkungsbeziehung bauchemischer Additive. So sind zum Beispiel in der Wirkung von calcinierten Tonen auf die Biegezugfestigkeit ebenso wenig Korrelationen erkennbar, wie auch zwischen der spezifischen Oberfläche und der Korngrößenverteilung Korrelationen nicht ableitbar sind. Ein besseres Verständnis dieser Parameter erlaubt eine deutlich gezieltere Synthese von Additiven auf ihre Wirkung in der Fertigung von Betonbauteilen. MC-Bauchemie wird im Rahmen des Teilvorhabens C3-B2-XIII Betonzusatzmittel und -stoffe grundlegend entwickeln, anpassen, produzieren und für die Verbundvorhabenpartner zur Verfügung stellen. In diesem Kontext wird an der Optimierung der Bauchemikalien in der Wirkung hin zum maßgeschneiderten C3-Bauteil fachlich und praktisch mitgearbeitet. Im Rahmen der Arbeitspakete 1, 2 und 3 (siehe Gesamtvorhabenbeschreibung) wird die MC Zusatzmittel in ausgewählten Betonen auf ihre Wirkung testen und optimieren und in enger Kooperation mit allen Projektpartnern an der iterativen Anpassung der Additive bis zum Erreichen der gewünschten Betoneigenschaften am Bauteil mitwirken.
Das Projekt "Teilvorhaben K: Bewertung der Nachhaltigkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SKZ - KFE gGmbH durchgeführt. Im Teilvorhaben soll bei der Betrachtung der ökologischen Aspekte des Bewehrungsstäbe der gesamte Lebensweg mit einbezogen werden. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf der Auswahl der eingesetzten Ausgangs- und Werkstoffe. Aber auch die energetischen Aspekte oder das mögliche Lebenswegende der eingesetzten Werkstoffe werden mit berücksichtigt. Das Teilvorhaben soll nicht nur forschungsbegleitend Entscheidungen im vorliegenden Vorhaben im Hinblick auf Nachhaltigkeitsaspekte unterstützen, sondern auch den Ausgangspunkt für weitere vertiefende Betrachtungen der Umweltauswirkungen in nachfolgenden Vorhaben bilden. Zunächst wird mit Hilfe der aus den weiteren Arbeitspaketen verfügbaren Daten (z. B. Rezeptur, Verarbeitungsparameter, Transport) eine orientierende ökologische Bewertung, ein so genanntes 'Screening Life Cycle Assessment', durchgeführt, um die wesentlichen Belastungstreiber zu analysieren. Die Ergebnisse werden an die weiteren Arbeitspakete kommuniziert, sodass bereits in dieser sehr frühen Entwicklungsphase, innerhalb der ersten Meilensteine, wichtige Stellschrauben für ein ökologisch vorteilhaftes Material bzw. Produkt berücksichtigt werden können. Im Laufe des Projektes werden diese Daten zur Erstellung einer Ökobilanz über die Rohstoffe hinaus genutzt.
Das Projekt "Teilprojekt 7: Betontechnologie für spezielle Fertigteile aus C3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hentschke Bau GmbH durchgeführt. In AP 2.1.6 wird das Anforderungsprofil für C3-Betone für die Herstellung spezieller Fertigteile beim Antragsteller formuliert. Dies liefert einen wesentlichen Beitrag zum Pflichtenheft für die Entwicklung neuer C3-Betone. Auf dieser Basis der Entwicklungen und Forschungen der Kooperationspartner werden in AP 2.4.2 neue Betone im industriellen Maßstab hergestellt und erprobt. Dabei werden grundlegende technologische Fragestellungen bei der Herstellung, Förderung, Transport und Einbau unter praxisüblichen Bedingungen untersucht, u.a. Einsatz von Kurzfasern für besonders robuste Betone, Lagesicherung der textilen Bewehrung während des Betoneinbaus, Auswirkungen von extrem oberflächennah verbauten Bewehrungselementen auf Oberflächentexturen bei Sichtbetonelementen. Die relevanten Kenngrößen der Frisch- und Festbetoneigenschaften werden experimentell ermittelt bzw. Prüfkörper für Laboruntersuchungen universitärer Partner hergestellt. Ziel ist die Definition von Basisrezepturen für verschiedene Anwendungsbereiche im Fertigteilbau, bspw. für Konstruktionsfertigteile oder Architekturfassaden. Die Beurteilung erfolgt aufgrund experimenteller Prüfungen mit anerkannten Methoden zur Charakterisierung von Frischbetoneigenschaften als auch empirisch-deskriptive Erfassung besonderer Verarbeitungseigenschaften der frischen und erhärtenden Betone. Die Aktivitäten sind daher wesentlich zur Festlegung der Basisrezepturen für den weiteren Projektverlauf. siehe ausführliche Beschreibung des Vorhabens.
Das Projekt "Teilprojekt 11: Zemente und Bindemittelsysteme für normalfeste C3-Betone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von OPTERRA Karsdorf GmbH durchgeführt. Innerhalb des Vorhabens sollen Kompositzementen mit reduzierten Klinkergehalten für den Einsatz in Carbon Concrete Composites entwickelt werden. Diese Zemente für normalfeste Betone können den Normbezeichnungen CEM II-, CEM III-, CEM II/C-, CEM VI-Zemente entsprechen und sollen ideal für Carbonbewehrungen geeignet sein. Diese Kompositzemente sind für die Massenanwendung und nicht für Spezialanwendungen gedacht. Daher sollen gemeinsam mit den Projektpartnern auch Fertigteil- und Ortbetonanwendungen entwickelt werden (z.B. Riegel, Stützenkonstruktionen, Massenbetone, Standardanwendungen). Darüber hinaus sollen die Kompositzemente aber auch in typische Anwendungen von Textilbetonen eingebracht werden (dünne Bauteile, spritzfähige Bindemittelsysteme, Verstärkung und Instandsetzung). Die Herstellung der neuen Kompositzemente wird auf der Basis der sog. 'getrennten Vermahlung durchgeführt, wodurch die Komponenten im Zement (Klinker und Zumahlstoffe) in der Feinheit und der Korngrößenverteilung gesteuert und aufeinander abgestimmt werden können. Die Zementzusammensetzung soll durch eine Packungsdichteoptimierung erreicht werden und dadurch der Klinkergehalt reduziert werden und somit zur CO2-Reduktion und Energieeinsparung beitragen. Diese Zemente mit ihren relativ geringen pH-Werten sind für Carbonbewehrung optimal geeignet, da keine Gefahr der Stahlkorrosion besteht siehe Teilvorhabensbeschreibung.
Das Projekt "Numerische Analyse der Korrosionsgefaehrdung von Bewehrung im Beton" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Statik durchgeführt. Simulation der zur Korrosion fuehrenden Vorgaenge im Beton; Vorhersage der Gefaehrdung und der Lebensdauer von Stahlbetonbauwerken.
Das Projekt "Teilprojekt 6: Zwei- und dreidimensionale Bewehrungsstrukturen mit duroplastischer Beschichtung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FTA Forschungsgesellschaft für Textiltechnik Albstadt mbH durchgeführt. Im Teilvorhaben C3-B2-VI werden in enger Abstimmung mit den Betonherstellern und -anwendern die Grundlagen für den Entwurf und die Herstellung von zwei- und dreidimensionalen Bewehrungselemente für den Einsatz in C3-Kompositen entwickelt. Die Bewehrungselemente zeichnen sich durch eine duroplastische Beschichtung aus, deren Eigenschaften ebenso profiliert werden sollen. Das Teilvorhaben C3-B2-VI 'Zwei- und dreidimensionale Bewehrungsstrukturen mit duroplastischer Beschichtung' ist im Verbundvorhaben im Arbeitspaket AP2 mit 2 Aktivitäten eingebunden. Der maßgebliche Beitrag zum Verbundvorhaben erfolgt im Arbeitsschritt AS 2.7 mit der Bereitstellung und Weiterentwicklung von zwei- und dreidimensionalen Bewehrungselementen mit duroplastischen Beschichtungen. Hier werden Konzepte für Herstellung von material- und belastungsangepasste Bewehrungen für C3-Komposite aus Multifilamentgarnen aus speziellen Textilmaschinen formuliert. Dabei sind die dauerhafte Absicherung der strukturellen Integrität und Formtreue sowie der Auftrag der polymeren Beschichtungsharze entscheidend für die Produktqualität. In einem iterativen Prozess werden die Bewehrungen optimiert. Ergebnis der Arbeiten sind grundlegende Erkenntnisse zur geometrischen und stofflichen Gestaltung der Bewehrungselemente in Abhängigkeit vom Anwendungsfeld im Bauwesen. Neben diesen Kernarbeiten ist FTA auch noch im Arbeitsschritt AS 2.1 durch die Benennung von technischen Grenzen bei der Gestaltung von Bewehrungselementen mit duroplastischer Beschichtung involviert. Diese konzeptionell ausgerichteten Beiträge unterstützen die Formulierung der Anforderungsprofile und des Pflichtenheftes für C3-Betone.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Basisrezepturen und Mischprozeduren für normalfeste C3 - Betone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BCS Natur- und Spezialbaustoffe GmbH durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist die Schaffung von Grundlagen zur stofflichen Zusammensetzung und industriellen Herstellung von normalfesten zementgebundenen Matrices für neuartige Bewehrungen aus und mit Kohlenfasern. Dazu werden auf der Grundlage der in AP1 des Verbundvorhabens C3-B2 entwickelten bzw. verbesserten Bindemittelsysteme Basisrezepturen und Mischprozeduren entwickelt, die vor allem für Massenanwendungen im Ortbetonbau geeignet sind. Im Fokus stehen hierbei nicht technisch mögliche Höchstleistungseigenschaften, sondern neuartige normalfeste Betone. Diese sollen alle notwendigen Eigenschaften für den neuen Verbundbaustoff aufweisen, der vorzugsweise in dünnen Bauteilgeometrien und unter den Bedingungen der Massenproduktion sicher reproduzierbar und in der Ortbetonbauweise hergestellt werden soll. Die Schwerpunkte der Arbeiten umfassen: - die Festlegung von Frisch- und Festbeton-Eigenschaftsprofilen für normalfeste C3- Massenbetone für Ortbetonbauweisen, - die Analyse der technischen und wirtschaftlichen Bedingungen in modernen Mischanlagen sowie der Transport- und Förderprozesse im Hinblick auf neuartige C3-Betone, - die Konzeption von robusten, leistungsfähigen, nachhaltigen und wirtschaftlichen Betonzusammensetzungen für C3, - die Entwicklung und Überprüfung von sicheren, universell anwendbaren Mischprozeduren auf Grundlage praxisüblicher Mischtechniken und Dosierverfahren, - Arbeiten zur Anrechenbarkeit von reaktiven Zusatzstoffen zur Bestimmung des effektiven W/Z- bzw. W/Bi-equ -Wertes, zur Anrechenbarkeit von physikalisch gebundenem Wasser, zur Ermittlung eines tatsächlichen W/Z- bzw. W/Bi-equ -Wertes bei frühzeitigem Wasserentzug bzw. Wasserzufuhr, - die Formulierung von Leitlinien und Grenzwerten für die Zusammensetzung robuster Massenbetone (Kernaspekt W/Z- bzw. W/Bi-equ -Wert), - die Erarbeitung und Festlegung von Kriterien zur Auswahl einer Basisrezeptur.
Das Projekt "Teilprojekt 9: Recyclingpotentiale, -strategien; Matrix- und Verbundeigenschaften von C3- Betonen im jungen Alter; bauphysikalische Aspekte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Institut für Betonbau durchgeführt. Die im Rahmen des Basisvorhabens 2 zu entwickelnden Matrices sollen mechanisch hochleistungsfähig und nachhaltig sein. Das hier beantragte Teilprojekt soll einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung der neuartigen C3-Betone leisten, indem sowohl technische und bauphysikalische Aspekte untersucht werden, als auch der Nachhaltigkeitsaspekt Ökologie fokussiert wird. Das Teilprojekt ordnet sich damit in das Gesamtziel des Basisprojekt 2 ein (Siehe hierzu Gesamtvorhabenbeschreibung für B2). Mit dem Teilvorhaben werden folgende Schwerpunkte zur Entwicklung der neuartigen C3-Technologie fokussiert: - Formulierung von Anforderungen an die C3-Betone aus Sicht der Recycelfähigkeit, der Bauphysik, des Verbundes und der Festigkeitsentwicklung im jungen Alter - Festigkeitsentwicklung von C3-Betonen im jungen Alter - Verbund zwischen C3-Beton und C3-Bewehrung im jungen Alter - Erkundung Recyclingpotential, Entwicklung von Recyclingstrategien - Charakterisierung und Optimierung der bauphysikalischen Eigenschaften Die Beiträge des Teilvorhabens C3-B2-IX 'Ermittlung der Recyclingpotentiale und Entwicklung von Recyclingstrategien; Entwicklung und Optimierung der C3-Betone im Hinblick auf die Matrix- und Verbundeigenschaften im jungen Alter, bauphysikalische Aspekte' des Verbundvorhabens B2 betreffen die anfängliche Matrixentwicklung (durch Anforderungsprofile aus Sicht des Verbundes und Eigenschaftsentwicklung im Jungen Alter, des Recyclings und Bauphysik), Untersuchungen und der Entwicklung von Optimierungsvorschlägen zu den Schwerpunktthemen des Vorhabens. Diese Aufgaben werden im Arbeitspaket AP 2 in den Arbeitsschritten 2.1, 2.6 und 2.7 im Rahmen von 4 Aktivitäten durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt 14: Frostwiderstand, Mikrorissbildung von Bindemitteln und C3 - Betonen; kurzfaserbewehrte, geopolymerbasierte Matrices" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Bauforschung, Lehrstuhl für Baustoffkunde durchgeführt. Untersuchungen zur Frostbeständigkeit von neuartigen C3-Betonen mit Textilbewehrung sowie die Entwicklung möglicher Lösungsansätze. Untersuchungen zur Steigerung der Rissspannung der neuartigen C3-Betone mit Kurzfasern. Säurebeständigkeit von alkalisch aktivierten Zusatzstoffen und das chemische und mechanische Zusammenspiel mit der Textilbewehrung. Bei der Frostbeständigkeit werden neben dem direkten Bindemitteleinfluss werden auch Einflüsse aus einer verstärkten Mikrorissbildung betrachtet, denen mit geringen Mikrofasergehalten entgegengewirkt werden kann. Die in der Praxis übliche Erzeugung von künstlichen Luftporen bei XF4 kann bei sehr fließfähigen Mörteln zu Problemen führen. Hier können Mikrohohlkugeln ggf. zielsicherer, auch mit Blick auf fertige Bindemittelsysteme, eingesetzt werden. Hinsichtlich der Rissfestigkeit werden zunächst die vorhandenen Erkenntnisse zur Wirkung der Kurzfasern bei Feinmörteln auf die neuartigen Mörtel und Betone übertragen. In Versuchsserien werden Kurzfasergeometrie und -material variiert und die Rissfestigkeit in zentrischen Zugversuchen bewertet. Für die Umsetzung in der Praxis werden anhand konkreter Betonrezepturen Abhängigkeiten zwischen Dosiermenge und Festigkeitssteigerung erforscht. Die Untersuchungen an Geopolymeren beinhalten zunächst den grundsätzlichen Nachweis der Säurebeständigkeit. Im Besonderen wird das Zusammenspiel von textilen Bewehrungselementen mit diesen Bindemittelsystemen hinsichtlich chemischer Verträglichkeit und dem Verbundverhalten ermittelt. Durch einen Vergleich mit Textilbetonen mit den neuartigen zementgebundenen Mörteln kann anhand von zentrischen Zugversuchen neben der Säurebeständigkeit auch die mechanische Leistungsfähigkeit bewertet werden.
Das Projekt "Teilprojekt 1: Eigenschaften und Dauerhaftigkeit von C3 - Bindemitteln, - Betonen, -Verbunden; Spezialbetone; wissenschaftliche Leitung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Baustoffe durchgeführt. Die Ziele im Teilvorhaben sind u.a. - Entwicklung wesentlicher stofflicher Grundlagen für die Herstellung nachhaltiger, leistungsfähiger und dauerhafter Matrices für C3, - Formulierung von Ansätzen für ein Konzept zur Dauerhaftigkeitsbemessung, - Entwicklung eines mit dem frischen Beton wechselwirkenden Beschichtungssystems für C3-Bewehrungen, - Entwurf und Bewertung von neuartigen Matrixsystemen für C3 einschließlich Funktionalisierungen, - Umfassende bauökonomische und umweltökonomische Charakterisierung der Prozesse in der Wertschöpfungskette für C3-Matrices. Die konzeptionellen und experimentellen Arbeiten finden an 3 Instituten der TU Dresden (TUD IfB, TUD ITM, TUD IBB) statt und sind in den Teilvorhabenbeschreibungen C3-B2-I-a (TUD IfB), C3-B2-I-b (TUD ITM) und C3-B2-I-c (TUD IBB) detailliert. Im Folgenden sind wesentliche Arbeitsinhalte der Partner benannt: TUD IfB (C3-B2-1-a): - Optimierung von Rheologie, Hydratationskinetik, Phasenbestand und Dauerhaftigkeit von C3-Bindemitteln für spezielle Anwendungen, - Gezielte Einstellung rheologischer Eigenschaften von C3-Betonen für Fließ-, Spritz- und Laminieranwendungen, - Entwicklung und Nachweis mechanischer Eigenschaften von C3-Betonen bei Druck- und Zugbelastung, bei hohen Temperaturen, unter dauerhaftigkeitsrelevanten Betriebsbedingungen und hinsichtlich des Verbundverhaltens zu C3-Bewehrungen. Dafür werden Prüftechniken abgestimmt entwickelt und etabliert. - Erarbeitung von Konzepten für Gradientenbaustoffe und Funktionalisierungen mit C3, Erprobung in Prototypen. - Formulierung erster Ansätze eines Konzeptes zur Dauerhaftigkeitsbemessung von C3. TUD ITM (C3-B2-I-b): - Grenzschichtmodifikation spezieller C3-Bewehrungen beim Einbetonieren durch Anwendung neuartiger Beschichtungsstoffe. TUD IBB (C3-B2-I-c): - Ökonomische und ökologische Bewertung der Prozesse in der Wertschöpfungskette der C3-Matrixbereitstellung und -anwendung, - Vorschläge zur Prozessoptimierung, - Innovationsmanagement.
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