Die Forschungsaktivitäten im Bereich der Betontechnologie werden unter anderem durch die im Folgenden dargestellten technischen Ausstattungen ermöglicht:

Baustoffzelle Baustoffzelle Baustoffzelle © IfB

Die Forschung im Bereich moderner Betontechnologie steht im Zeichen von Nachhaltigkeit und Effizienz. Aktuelle Forschungen konzentrieren sich auf die Entwicklung ressourcenschonender sowie material- und prozessoptimierter Baustoffe. Rheologische Untersuchungen ermöglichen ein besseres Verständnis des Fließverhaltens, was besonders für die Entlüftung und Betonstabilität essenziell ist. Künstliche Intelligenz unterstützt dabei, komplexe Materialeigenschaften präzisezu modellieren und Mischungsentwürfe zu optimieren. Ziel ist eine nachhaltige, leistungsfähige und intelligente Bauweise mit reduziertem Materialverbrauch und CO2-Fußabdruck. Am Institut für Baustoffe versuchen wir mit spezielllen Forschungsfragen unseren Beitrag dazu zu leisten.

Die Forschung im Bereich moderner Betontechnologie steht im Zeichen von Nachhaltigkeit und Effizienz. Aktuelle Forschungen konzentrieren sich auf die Entwicklung ressourcenschonender sowie material- und prozessoptimierter Baustoffe. Rheologische Untersuchungen ermöglichen ein besseres Verständnis des Fließverhaltens, was besonders für die Entlüftung und Betonstabilität essenziell ist. Künstliche Intelligenz unterstützt dabei, komplexe Materialeigenschaften präzisezu modellieren und Mischungsentwürfe zu optimieren. Ziel ist eine nachhaltige, leistungsfähige und intelligente Bauweise mit reduziertem Materialverbrauch und CO2-Fußabdruck. Am Institut für Baustoffe versuchen wir mit spezielllen Forschungsfragen unseren Beitrag dazu zu leisten.

Austattung Betontechnologie

  • Rheometer

    Rheometer Haake Mars 60 (ThermoFisher)

    Mit dem Rheometer HAAKE MARS 60 von ThermoFisher werden rheologische Untersuchungen an Zementsuspensionen und Mörteln, sowie äquivalenten Modellfluiden durchgeführt. Das Rheometer ist ein Searle-System, das heisst die Probe ist statisch und die Messeinheit rotiert darin. 

    Gerätedaten des Haake MARS 60 (CS = Spannungsgesteuert; CR = Rotationsgesteuert)

    Gerätedaten

    • Min. Drehmoment bei Rotation (CS/CR): 0,01 µNm
    • Min. Drehmoment bei Oszillation: 0,002 µNm
    • Max. Drehmoment: 200 mNm
    • Drehmomentsauflösung: 0,1 nNm
    • Winkelauflösung: 12 nrad
    • Min. Frequenzbereich bei Oszillation: 10-6 Hz
    • Max. Frequenzbereich bei Oszillation: 100 Hz
    • Min. Normalkraft: 0.01 N
    • Max. Normalkraft: 50 N
    • Min. Drehzahl (CS): 10-7 rpm
    • Min Drehzahl (CR): 10-8 rpm
    • Max. Drehzahl: 4500

     

    Baustoffzelle

    Mit der Baustoffzelle lassen sich Zementsuspensionen und Mörtel präzise analysieren und rheologische Parameter ableiten. Die Baustoffzelle ist im Inneren mit Lamellen ausgestattet, um ein Wandgleiten zu verhindern. Die dazugehörigen Messpaddel sind so konstruiert, dass der Sedimentation, dem Wandgleiten und dem Bluten entgegengewirkt wird. In Kombination mit dem Field-ESA-Messgerät der Fa. PA Partikel-Analytik-Messgeräte können Zetapotentialmessungen sowie pH-Wert-Bestimmungen der Probe während der Rheometermessung vorgenommen werden. Ergänzt durch eine Titrationseinheit der Fa. PA Partikel-Analytik-Messgeräte können automatisiert definierte Lösungen in die Messzelle während der Messung hinzugegeben werden.

    Platte-Platte Messsystem für das Rheometer HaakeMars60 Platte-Platte Messsystem für das Rheometer HaakeMars60 Platte-Platte Messsystem für das Rheometer HaakeMars60 © IfB
    Platte-Platte-Messsystem

    Platte-Platte und Kegel-Platte

    Suspensionen mit geringeren Partikelgrößen können bei kleinerem Scherspalt mittels Platte-Platte- oder Kegel-Platte-System untersucht werden.

  • Viskomat NT

    Das Rheometer ermöglicht rheologische Messungen an Zementsuspensionen und Mörteln, sowie vergleichbaren Baustoffen wie Putzen, mineralischen Klebern oder Versatzstoffen bis zu einem Größtkorn von 2 mm. Das Rheometer ist vom Typ Couette, so dass die Probe mit dem Probenbehälter rotiert während das Messpaddel statisch bleibt. Während einer rheologischen Messung wird meist die Rotationsgeschwindigkeit des Probenbehälters gesteuert. Gemessen wird dabei das auf das Messpaddel übertragene Drehmoment. Diese beiden Größen dienen zur Abbildung von Fließkurven, die zur Auswertung und damit zur Bestimmung von rheologischen Kenngrößen herangezogen werden.

    Am Institut für Baustoffe (IfB) gibt es aktuell zwei umfangreich ausgestattete Rheometer des Modells Viskomat NT. Dazu zählen unter anderem Umlaufkühler und Temperiertopf, die eine temperierte Messung ermöglichen, sowie zahlreiche Paddelgeometrien (Mörtelpaddel, Leimpaddel, modifiziertes Leimpaddel, Kugel-Mess-System) sowie die Korbzelle nach Prof. Vogel.    

  • Viskomat XL

    Viskomat XL (Schleibinger Geräte)

    © Schleibinger.com

    Rheometer für rheologische Messungen an Mörtel und Frischbeton bis zu einem Größtkorn von 8 mm. Beim Viskomat Xl handelt es sich wie beim Viskomat NT, um ein Rheometer vom Typ Couette, bei dem die Probe mit dem Probenbehälter rotiert, während das Messpaddel statisch ist und durch eine Kraftmessdose das resultierende Drehmoment bestimmt. Neben den rotartorischen Messungen können mit dem Viskomat XL optional auch schubspannungsgesteuerte Messungen und Oszillationsmessungen durchgeführt werden. Die Temperatur kann während der Messung konstant gehalten werden.

  • Schwindkegel
    © Schleibinger.com

    Mit dem Schwindkegel wird das Schwind- und Dehnverhalten von Werkstoffen erfasst. Das Prüfmediums wird in flüssiger Form eingebaut und die Messung kann bereits kurz nach dem Einbau der Probe beginnen. Das Ende der Messung kann je nach Anforderungen variabel festgelegt werden. Die Dehnung des Baustoffes wird berührungslos und extrem genau mittels Laserdistanzmessung erfasst. Die Geometrie des Prüfgutbehälter stellt sicher, dass die Änderung der erfassten Wegstrecke genau der relativen Längenänderung entspricht. Die Wegdaten werden in 1/10 Mikrometer aufgelöst, automatisch digitalisiert und aufgezeichnet. 

  • Mischer
    © IfB
    Betonmischer Zyklos 75 HE (PEMAT)
    © IfB
    Mörtelmischer
  • Siebmaschine
    © IfB
    © IfB

    Siebmaschine der Firma Haver-Boecker

    • Siebdurchmesser: 400 mm
    • Sieböffnungen: 150 µm bis 32 mm
    • ...
    • ...
    • ...
  • Granulometer - Dynamische Bildanalyse

    Dynamisches Bildanalysegerät Litesizer DIA 500 (Anton Paar)

    © IfB
    Litesizer DIA 500 (Anton Paar) mit Auswertestation
    Funktion Litesizer DIA 500
    Messprinzip Dynamische Bildanalyse
    Messbereich (Liquid Flow) 0,8 μm bis 2.500 μm
    Messbereich (Dry Jet) 0,8 μm bis 5.000 μm  
    Messbereich (Free Fall) 0,8 μm bis 16.000 μm (Einschränkungen gelten für Partikel > 8.000 μm)
    Kamera 5 Mpix (2.448 Pixel x 2.048 Pixel)/0,8 μm pro Pixel
    Datenerfassungsrate  144 fps/Kamera bei 5 Mpix
    Vergrößerung  0,3 x und 4 x
    Optische Merkmale Automatischer Wechsel zwischen Objektiven
    Automatische Zusammenführung der Größenbereiche
    Alle Vergrößerungen sind in der Standardkonfiguration enthalten
    Datenübertragung 1 x 10 Gigabit Ethernet, 1 x USB-A 3.0
    Messwertausgabe Gewichtete Ergebnisse nach Anzahl, Fläche und Volumen
    Größendeskriptoren (ISO 9276-konform): Minimaler und maximaler Feret-Durchmesser, projizierter flächenäquivalenter Durchmesser, Länge, geodätische Länge und Dicke (z. B. für Fasern), minimale und maximale Achsen der Legendre-Ellipse
    Formdeskriptoren (ISO 9276-konform): Aspektverhältnis, Ellipsenverhältnis, Unregelmäßigkeit, Streckung oder Exzentrizität, Zirkularität, Formfaktor, Kompaktheit, Ausmaß oder Sperrigkeit, Solidität, Konvexität
    Bildparameter: Schärfe und Kontrast
    Gerätedaten Abmessungen: 400 mm x 790 mm x 290 mm (H x B x T) *
    Gewicht: 41 kg *
    Stromversorgung: 100 V bis 240 V ±10 %, 50/60 Hz
    Druckluftzufuhr: 5 bar – 10 bar (72 psi bis 145 psi)
    Wasserversorgung: max. 8 bar (116 psi)
    Kompatible Dispergiereinheiten Liquid Flow: Dispersion in einer Flüssigkeit über Mischen und Ultraschall
    Dry Jet: Dispersion mit Druckluft
    Free Fall: Dispersion mit Schwerkraft 
    Austausch der Dispergiereinheit Weniger als 10 Sekunden mittels Quick Click
    Automatisierung Automatische Anpassung der Bildaufnahmerate