Entwicklung von dreidimensionalen Kenngrößen für die Klassifizierung von Gesteinskörnungen - Teil 2: Korrelation zwischen dreidimensionalen Kornformparametern und Frisch- sowie Festmörteleigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Breit
• Fachliche Zuordnung: Baustoffwissenschaften, Bauchemie, Bauphysik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 413140723

Den volumenmäßig größten Anteil in Beton- und Mörtelmischungen stellt die Gesteinskörnung dar, deren Kornformeigenschaften das Material sowohl im frischen als auch im festen Zustand maßgeblich beeinflussen. Anders als gängige labortechnische Untersuchungen zur Bestimmung der Kornform wie z. B. die Plattigkeitskennzahl oder die Kornformkennzahl, bietet die Computertomografie die Möglichkeit eine große Bandbreite an dreidimensionalen Kornformparametern für alle Körner einer Gesteinskörnungsprobe zu ermitteln. Im Rahmen des vorangegangenen Projektes wurde ein Verfahren entwickelt und validiert, mit dem Gesteinskörnungsproben als lose Schüttung tomografiert werden können, und die anschließende Bildbearbeitung automatisiert durchgeführt werden kann. Dies betrifft insbesondere die Identifikation der Korngrenzen zwischen sich berührenden Körnern, die bisher manuell durchgeführt werden musste. Es besteht somit die Möglichkeit die Kornformeigenschaften einer repräsentativen Gesteinskörnungsprobe sowohl von groben als auch von feinen Schüttungen zu bestimmen. Über erste Untersuchungen zum Einfluss von dreidimensionalen Kornformeigenschaften der Gesteinskörnung auf gewisse Frisch- und Festmörteluntersuchungen wurde bereits in der Literatur berichtet, detaillierte Analysen wie verschiedene Kornformparameter in einer Schüttung verteilt sein sollten, um gezielt Frisch- oder Festmörteleigenschaften zu beeinflussen, fehlen jedoch noch. Im Mittelpunkt des Folgeprojekts stehen daher die Analyse der Zusammenhänge zwischen der dreidimensionalen Form von Körnern einer Schüttung bestimmt mittels Computertomografie und Frisch- sowie Festmörteleigenschaften. Die Korrelationen zwischen den Ergebnissen dieser Kornformcharakterisierung für vier feine Schüttungen und den Frischmörteleigenschaften Wasseranspruch, Packungsdichte, Ausbreitmaß, Setzfließmaß, dynamische Viskosität und Fließgrenze sowie den Festmörteleigenschaften Biegezug- und Druckfestigkeit sowie Elastizitätsmodul werden untersucht. Für die Mörtelversuche werden Gesteinskörnungen mit unterschiedlicher Ausprägung der Formparameter Plattigkeit, Elongation, Eckigkeit und Oberflächenunregelmäßigkeit verwendet. Auf Basis einer Kovarianzanalyse werden Idealverteilungen der verschiedenen Kornformparameter innerhalb des Gesteinskörnungsanteils erarbeitet. Ziel ist zum einen anhand dieser Idealverteilungen den Gesteinskörungsanteil von Mörtel in Abhängigkeit vom angestrebten Anwendungsgebiet effizient zusammen zu setzen und damit die Frisch- und Festmörteleigenschaften gezielt über die Kornform zu steuern. Zum anderen werden Optimierungsansätze für den Herstellprozess von gebrochener Gesteinskörnung abgeleitet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen