Das Projekt "Teilvorhaben: Chemische Grundlagen der funktionalisierten Fasern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IONYS AG, chemistry in engineering for durable constructions, Forschung und Entwicklung durchgeführt. Zementgebundene Werkstoffe sind herstellungs- und nutzungsbedingt verschiedenen Umwelteinwirkungen ausgesetzt, die zu einem vorzeitigen Versagen, etwa Rissbildung, führen können. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, chemische Verbindungen zu erforschen, mit deren Hilfe die Oberflächen verschiedener Fasertypen so funktionalisiert werden können, dass zusätzlich zur physikalischen eine chemische Bindung zwischen Polymerfaser und zementgebundener Matrix erreicht werden kann. Davon ausgehend können fasermodifizierte Fein- und Feinstmörtel erforscht werden, die deutlich rissunempfindlicher sind als herkömmliche Mörtelsysteme. Weitere Anwendungsbereiche können danach ohne größeren Aufwand erschlossen werden. Das Vorhaben birgt das Potential, eine solide Schutzrechtsbasis aufzubauen, welche die Grundlage zur Erschließung eines großen Marktes bildet. In diesem F&E-Projekt soll die chemische Anbindung polymerer Fasern an die bei der Hydratation des Zementes gebildeten Produkte, vorzugsweise die CSH-Phasen, ermöglichen. Dies ist die Voraussetzung für die Erforschung einer neuartigen Technologie, mit deren Hilfe das makroskopische Werkstoffverhalten zementgebundener Werkstoffe gezielt modifiziert werden kann. Die neuartige Oberflächenmodifizierung der Polymerfasern erfolgt mittels des Einsatzes von 'Symplex'-Molekülen, die eine physikalisch-chemische Verbindung des 'Symplex'-Moleküls mit der Faser und der umgebenden mineralischen Feststoffsystems auf molekularer Ebene erlaubt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Experimentelle und numerische Charakterisierung des Verbundwerkstoffverhaltens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Massivbau, Fachgebiet Werkstoffe im Bauwesen durchgeführt. Mineralisch gebundene Deckschichten von Wärmedämmverbundsystemen sind hohen thermischen und hygrischen Lasten unterworfen, die zu Schäden in Form von Rissbildungen führen. Zur Schadensvermeidung werden daher dem Dünnschichtmörtel häufig kurze Kunststofffasern zugemischt. Im FuE-Kooperationsprojekt wird eine neuartige chemische Anbindung der polymeren Fasern an die zementgebundene Matrix angestrebt. Mit der Funktionalisierung der Faseroberfläche durch den Einsatz von 'Symplex'-Molekülen werden physikalisch-chemische Verbindungen zwischen Faseroberfläche und zementgebundenem Mörtelsystem aufgebaut, die eine deutliche Verbundsteigerung und damit eine deutliche Leistungssteigerung von Deckschichten für WDVS bewirken sollen. Am WIB wird die Wirkung einer Funktionalisierung von Faseroberflächen auf das Verhalten der Deckschicht von WDVS in umfangreichen experimentellen und theoretischen Arbeiten erkundet. Die Ergebnisse sollen der IONYS AG wichtige Erkenntnisse zur Optimierung der Symplex-Strukturen liefern. Hierzu wird neben klassischen Versuchsreihen auch die Thermomechanische Analyse (TMA) eingesetzt, mit der das für WDVS maßgebende viskoelastische Verhalten der faserbewehrten Decksschichten unter realen, sich stets ändernden thermischen und hygrischen Lasten an Fassaden erforscht werden kann. Numerische Untersuchungen sollen weitere Hinweise zur Wirkung der Funktionalisierung auf großflächige Deckschichen geben, die anhand großflächiger Versuche verifiziert werden.