Wirkmechanismen von Kohlenstoff-Nanoröhren in zementbasierten Matrices

• Antragsteller: Dr. Albrecht Leonhardt; Professor Dr.-Ing. Viktor Mechtcherine
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251787748

Die Entwicklung hochleistungsfähiger zementgebundener Werkstoffe erfordert es in immer höherem Maße, neue Substanzen zur gezielten und reproduzierbaren Einstellung besonderer Eigenschaften heranzuziehen. Eine zukunftsweisende Möglichkeit zur gezielten Gestaltung der Struktur und Eigen-schaften dieser Werkstoffgruppe stellt die Implementierung von Kohlenstoff-Nanoröhren (Carbon Nanotubes, CNTs) dar. Im vorliegenden Projekt sollen Wirkmechanismen der CNTs in der Zementstein-matrix und damit eng verbunden das tatsächliche technische Anwendungspotential der CNTs als Na-nobewehrung in zementgebundenen Werkstoffen aufgeklärt werden. Hierzu werden CNTs mit hoher realer Festigkeit und geringer Agglomerationsneigung eigenständig synthetisiert und charakterisiert sowie die optimale Gestaltung des Verbundes zwischen diesen CNTs und der Zementsteinmatrix systematisch untersucht. Das experimentelle Programm beinhaltet u.a. die Ermittlung der mechani-schen Eigenschaften einzelner Nanoröhren in Abhängigkeit ihrer Struktur sowie von Nachbehand-lungsprozessen. Mittels hochauflösender mikroskopischer und computertomographischer Methoden wird die Strukturmodifizierung der Zementsteinmatrix durch die CNT-Dotierung aufgeklärt. Die Aus-wirkungen dieser Matrixveränderungen auf die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs werden auf der Makro- und Mikro- bzw. Nanoebene aufgezeigt. Auf der Basis der gewonnenen Er-gebnisse und Erkenntnisse wird eine Modellvorstellung für das Verhalten von CNTs bei mechanischer Beanspruchung der Zementsteinmatrix entwickelt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen