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Entwicklung neuer Methoden zur Messung der scherratenabhängigen dynamischen Viskosität für die Ermittlung des Einflusses der Zusammensetzung und des Mischprozesses auf die rheologischen Eigenschaften von Feuerbetonen („Rheo-Bet“)

Laufzeit: 01.03.2021 - 28.02.2023

Partner: FGF - Forschungsgemeinschaft Feuerfest e. V.

Förderkennzeichen: 21830 N

Förderung durch: BMWi über AiF

Projektmittel (€): 250.000

Kurzfassung



Projektbeschreibung:
Die Qualität eines Bauteils aus Feuerbetonen hängt maßgeblich von Verarbeitungseigenschaften während des Einbringens ab. Eine geringe Verarbeitungsfähigkeit führt zu einer schlechten Performance in der Anwendung (z. B. durch Poren / Lunker) und hat somit erhebliche Auswirkungen auf die Materialeigenschaften (z. B. Festigkeit / Korrosionsneigung).
Die Fließfähigkeit von Feuerbetonen wird maßgeblich durch dessen Zusammensetzung (Kornaufbau und Chemie) sowie durch den...

Projektbeschreibung:
Die Qualität eines Bauteils aus Feuerbetonen hängt maßgeblich von Verarbeitungseigenschaften während des Einbringens ab. Eine geringe Verarbeitungsfähigkeit führt zu einer schlechten Performance in der Anwendung (z. B. durch Poren / Lunker) und hat somit erhebliche Auswirkungen auf die Materialeigenschaften (z. B. Festigkeit / Korrosionsneigung).
Die Fließfähigkeit von Feuerbetonen wird maßgeblich durch dessen Zusammensetzung (Kornaufbau und Chemie) sowie durch den Mischprozess bestimmt.
Als physikalische Messgröße für die Fließfähigkeit ist die Viskosität definiert. Für die Beschreibung des Verhaltens von Materialien bei gegebener Scherbeanspruchung und der Bestimmung des Einflusses von Versatzkomponenten auf die Rheologie ist die Messung der scherratenabhängigen dynamischen Viskosität unabdingbar.
Klassische Rheometer (z. B. Kegel-Platte) sind für die Ermittlung der Viskosität von grobdispersen Systemen, wie Feuerbetonen, aufgrund des schmalen Scherspaltes der Rheometer, ungeeignet. Daher wurden Rheometer entwickelt, die einen großen Scherspalt aufweisen. Diese Rheometer führen bei der Messung der Viskosität, je nach Aufbau des Rheometers, zu Entmischungen, Wandgleiten, Plug flow und/oder der Ausbildung von Schneisen. Aus diesem Grund…
…ist die scherratenabhängige dynamische Viskosität nicht messbar.
…ist der Einfluss der Feuerbetonzusammensetzung und Mischenergie auf die scherratenabhängige, dynamische Viskosität nicht messbar.
… ist folglich der Einfluss des Mischprozesses auf die dynamische Viskosität nicht quantifizierbar.
…ist die Entwicklung bzw. Implementierung von Ergebnissen in rheologische Modelle für Feuerbetone nicht möglich.
…ist eine Prognose des Fließverhaltens in Abhängigkeit des Verarbeitungsprozesses nicht möglich.
Dies führt dazu, dass der Einfluss grobkörniger Zuschlagsstoffe (> 100 µm) und des Mischprozesses auf die rheologischen Eigenschaften nicht nachvollzogen werden kann und die Verarbeitungsfähigkeit nicht gezielt optimiert werden können. Zusätzlich fehlt die Möglichkeit das Fließverhalten von Feuerbetonen in rheologischen Modellen zu erfassen.
Partner und Ziele:
Die Forschungsgemeinschaft Feuerfest e. V. und die Hochschule Koblenz beabsichtigen, den Einfluss der Versatzkomponenten auf die rheologischen Eigenschaften von Feuerbetonen und Auswirkung der Rheologie auf die Materialeigenschaften der Feuerbetone zu untersuchen. Schwerpunkte des geplanten Projektes sind:
• Exakte rheologische Beschreibung von grobkörnigen Suspensionen mit dem Ziel der Erfassung der dynamischen Viskosität unter Aufbau eines neuartigen Kugelauszugrheometers und eines 3D-Ausbreitmaßes sowie Bestimmung der Fließzustände in beiden Messsystemen mittels FEM-Simulation.

• Quantitative Beschreibung des Einflusses der Mittelkorn- (0,1 – 1 mm) und Grobkornverteilung (1 – 6 mm) auf die scherratenabhängige dynamische Viskosität von Feuerbetonen.

• Quantifizierung des Einflusses der eingebrachten Mischenergie auf die Rheologie und das Verdichtungsverhalten von Feuerbetonen in Abhängigkeit von der Korngrößenverteilung.
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  • Feuerbeton Rheologie Verarbeitungseigenschaften

Projektteam


Beteiligte Einrichtungen