Betrachtung instationärer zementöser Schaumstrukturen

Abstract

Materialtechnologisches Ziel dieser Forschungsarbeit ist es, die Herstellung und Anwendung von mineralisiertem Schaum leichter beherrschbar zu machen. Für eine niederschwellige bautechnische Verwendbarkeit des Materials ist u. a. eine gewisse Systemrobustheit des nicht abgebundenen mineralischen Schaumes unbedingte Voraussetzung. Nach einer einleitenden Analyse der materialtechnologischen Probleme und der Entwicklung wissenschaftlicher Ziele folgt in der vorliegenden Dissertationsschrift eine themenbezogene Grundlagenrezension. Aufbauend auf den daraus abgeleiteten Erkenntnissen und auf Basis eigener Vorversuche werden Forschungshypothesen formuliert, die der Ausrichtung des Ablaufs der wissenschaftlichen Untersuchungen und Diskussionen dienen. Im Rahmen dieser Forschungsansätze werden Zusammenhänge zwischen den Feststoffeigenschaften von mineralisiertem Schaum und den Eigenschaften des nicht abgebundenen mineralischen Schaums bzw. den rheologischen Eigenschaften sowie dem Abbindeverhalten seiner kontinuierlichen zementösen Phase hergestellt. In diesem Zusammenhang wird insbesondere hypothetisiert, dass die Haltbarkeit von flüssigem Schaum stark von den Eigenschaften der kontinuierlichen Phase abhängt. Somit ist demzufolge die Robustheit des Gesamtsystems auch bestimmend für die endgültige Struktur des mineralisierten Schaumes. Die Versuchsmethoden und deren Durchführung sind anschließend ausführlich in Wort und Bild im Rahmen dieser Arbeit dargestellt. Ein erster Schritt zur methodischen Lösung der wissenschaftlichen Fragestellungen besteht in der Aufstellung und Prüfung eines Mischungsentwurfes sowie in der Definition und Evaluation einer Herstellungstechnik für mineralisierten Schaum. Im weiteren Verlauf der Arbeit können zunächst die grundsätzlich hypothetisierten Zusammenhänge zu einem Großteil messbar nachvollzogen werden. So werden, durch eine Charakterisierung der Bindemittelleimrheologie als kontinuierliche Phase von mineralischem Schaum und einer Dokumentation der zeitlichen Schaumstabilität, die Wechselwirkungen dieser Faktoren verdeutlicht und quantifiziert. Diese Erkenntnisse werden zudem mit Feststoffmerkmalen von mineralisierten Schäumen in Beziehung gesetzt. Dementsprechend erfolgen Untersuchungen der instationären Struktureigenschaften von mineralisiertem Schaum zur Beschreibung von Verteilung, Volumenanteil und Form seiner diskontinuierlichen Phase. Daneben werden mechanische und bauphysikalische Eigenschaften für das im vorliegenden Zusammenhang untersuchte Material ermittelt. Eine abschließende Schematisierung der instationären Struktur des mineralischen und mineralisierten Schaums bildet eine Basis für eine differenzierte simulative Betrachtung der integralen Zusammenhänge zwischen den genannten einzelnen Materialkennwerten. Den Abschluss der Arbeit bilden eine Darstellung von Anwendungsmöglichkeiten der erlangten Erkenntnisse und eine Diskussion weiteren Forschungsbedarfs