Arbeitsgruppe Mikrostruktur und Modellierung

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Fabien Georget PhD

Leitung Arbeitsgruppe Mikrostruktur und Modellierung

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Diese im April 2021 neu gegründete Arbeitsgruppe befasst sich mit der Beziehung zwischen Mikrostruktur (Phasenzusammensetzung und Porennetzwerk) und makroskopischen Eigenschaften von Zementstein. Daneben wird die Dauerhaftigkeit der Zementsysteme oder innovativer zementhaltiger Bindemittel analysiert, mit besonderem Augenmerk auf Chloridmigration und Karbonatisierung.

Unser Ansatz besteht darin, durch die Kombination von fokussierten Versuchen und Modellen einen systematischen und grundlegenden Ansatz zum Verständnis dieser Prozesse für ein breites Spektrum von Bindemitteln zu entwickeln.

Die Experimente konzentrieren sich auf die quantitative Analyse der Phasenzusammensetzung (XRD-Rietveld, TGA, SEM-EDX, Porenlösungsanalyse, 1H NMR, ...), des Porennetzwerks (Porosität, MIP, 1H NMR, N2-Adsorption, ...) und der makroskopischen Transporteigenschaften (Penetrationstiefen, Diffusionskoeffizienten, Druckfestigkeit, ...). Diese Experimente sind in zementhaltigen Materialien oft komplex zu analysieren, Ein Ziel dieser Gruppe ist es daher, zuverlässige Methoden zur Interpretation der Experimente zu entwickeln.

Diese Modelle zielen darauf ab, die experimentellen Ergebnisse zu analysieren und als Basis für die Kalibrationen zu verwenden, um ein grundlegendes Verständnis der Prozesse zu erlangen, die an der Klinkerbildung, der Hydratation und der Dauerhaftigkeit zementgebundener Systeme beteiligt sind. Thermodynamische Modelle werden verwendet, um die Bildung und Reaktivität der wasserfreien Phasen sowie die Bildung und Stabilität der Hydrate oder karbonisierten Phasen zu verstehen. Kinetische Modelle werden verwendet, um dynamische Prozesse zu untersuchen, die letztlich einer stabilen Phasenanordnung führen. Schließlich werden reaktive Transportmodelle verwendet, um diese Effekte mit dem Transport von Spezies in und aus dem zementhaltigen Material zu kombinieren. Zur Durchführung der Simulationen werden sowohl eigene benutzerdefinierte Codes (SpecMICP, ReactMICP) als auch open Source Software (GEMs, PhreeqC, ...) verwendet.