Bindemittel und Zusatzstoffe
Im Bindemittellabor werden leim- und mörteltechnische Untersuchungen sowie Prüfungen an leichten und normalen Gesteinskörnungen durchgeführt. Hierfür stehen Standardgeräte wie z.B. Mörtelmischer, Vicatgerät, Gaspyknometer, Siebmaschinen und Geräte für die Bestimmung rheologischer Eigenschaften wie z.B. Viskomat NT, Schwindkegel, Mörtelauslauftrichter, Marsh-Trichter zur Verfügung. Neben Praktika, Bachelor- und Masterarbeiten werden hier Eingangsuntersuchungen an den Ausgangsstoffen für Mörtel- und Betonversuche durchgeführt.
Mahlfeinheit und Dichte
Zur Bestimmung der Mahlfeinheit und Oberfläche verfügt das Labor über verschiedene Möglichkeiten.
BET-Verfahren
Das Verfahren nach Brunner-Emmet-Teller wird angewendet zur Präzisionsbestimmung der spezifischen Oberfläche von Feststoffen durch Gasadsorption. Die Messung der BET-Oberfläche von Pulvern, Granulaten oder porösen Werkstoffen erfolgt unter Verwendung eines Trägergases (Helium und Stickstoff), dessen Mischungsverhältnis automatisch über Massendurchflussregler eingestellt wird. Ein Wärmeleitfähigkeitsdetektor misst die Menge des adsorbierten beziehungsweise desorbierten Gases. Das Verfahren beruht auf der Bestimmung der Menge des Adsorbates oder des verbrauchten Adsorptivs, die erforderlich ist, um die äußere Oberfläche und die zugängliche innere Oberfläche eines Feststoffes mit einer vollständigen Adsorbat-Monoschicht zu bedecken.
Luftdurchlässigkeitsgerät nach Blaine
Die Prüfung der Luftdurchlässigkeit nach Blaine wird zur Bestimmung der Mahlfeinheit pulveriger Substanzen eingesetzt. Aus dem zu untersuchenden Feststoff wird zur Bestimmung der Oberfläche ein poröses System bestimmter Masse und Porosität hergestellt. Dieses verdichtete Materialbett setzt Gasen einen Strömungswiderstand entgegen, der von seiner spezifischen Oberfläche abhängt.
Reindichte von Pulvern
Mit dem Gaspyknometer wird die Reindichte von festen pulverigen Materialien bestimmt. Durch das Prüfgas Helium werden auch die kleinsten Poren (Porenweiten 10-10 m) gefüllt.
Dichtebestimmung von Gesteinskörnungen
Die Kapillar- und Flaschenpyknometer werden unter anderem zur Dichtebestimmung von Gesteinskörnungen verwendet.
Hydratationsverhalten
Wärmeflusskalorimeter
Mit Hilfe der isothermen Wärmeflusskalorimetrie kann die Wärmemenge von exothermen Phasenumwandlungen als Funktion der Zeit ermittelt werden. Dabei wird die freigesetzte Wärme als Potentialdifferenz zu einer inerten Referenzsubstanz gemessen und aufgezeichnet. Im Bereich der Baustoffe wird das Wärmeflusskalorimeter unter anderem eingesetzt, um die Hydratationswärme von (latent) hydraulischen und puzzolanen Bindemitteln sowie den Einfluss von Zusatz- und Zumahlstoffen auf die Hydratation zu untersuchen.
Bild: Wärmeentwicklung während der Hydratation eines Portlandzements
Das isotherme Wärmeflusskalorimeter TAM Air der Firma TA Instruments besitzt acht unabhängige Messkanäle mit jeweils zugehöriger Referenzzelle. Der Arbeitstemperaturbereich des Kalorimeters liegt zwischen 5 °C und 90 °C. Die verwendeten HDPE-Probenflaschen haben ein Fassungsvermögen von 20 ml und erlauben Messungen im Temperaturbereich von 5 °C bis 50 °C.
Untersuchung der Porenlösung an Bindemittelleimen und an Betonen
Die chemische Analyse der Porenlösung stellt eine wichtige Methode zur Charakterisierung von Reaktionsmechanismen sowie zur Beschreibung von Schädigungsmechanismen in zementgebundenen Baustoffen dar. Die Gewinnung von Porenlösung ist über die dargestellte Auspressvorrichtung möglich. Das Verfahren beruht auf der Methodik von Longuet1). Das vorhandene Porenwasser wird aus den Proben unter einem Druck von max. 800 MPa mit einer Belastungsgeschwindigkeit bis 2 KN/s ausgepresst. Die Porenlösung wird über den Abtropfschlauch gewonnen und kann anschließend chemisch analysiert werden.
Bild: Auspresseinrichtung in einer Prüfpresse
1) Longuet, P., Burglen, L., Zelwer, A.: La phase liquide du ciment hydraté. Revue des Matériaux de Contruction 676 (1973), 35-41
Frischmörteluntersuchungen
Erstarrungszeiten und Raumbeständigkeit
Diese Eigenschaften werden mit den üblichen Standardverfahren gemessen.
Wasseranspruch nach Puntke
Der Wasseranspruch nach Puntke spielt eine große Rolle für den Vergleich unterschiedlicher Bindemittel wie Zement, Flugasche oder calcinierte Tone. Das Verfahren ist beschrieben in der Richtlinie "Selbstverdichtender Beton", 2003-11, des Deutschen Ausschuss für Stahlbeton (DAfStb).
Schwindkegel
Der Schwindkegel wird für Messungen des Schwind- und Dehnverhaltens noch flüssiger Baustoffe nach dem Anmischen über die Phasen des Ansteifens und Erstarrens bis zum Einsetzen des Erhärtens eingesetzt. Die Verformungsmessung erfolgt berührungslos über einen Laser. Dadurch ist es möglich, das plastische Schrumpfen und Schwinden zu verfolgen. Es gibt unterschiedlich große, temperierbare Messtöpfe für Mörtel und Beton.
Rheologie
Viskositätsmessungen für Suspensionen
Mit dem Viskomat NT wird die relative Viskosität von Suspensionen wie Zementleim, Zementmörtel oder ähnlichen Suspensionen von Mörteln mit Korngröße von bis zu zwei Millimetern bestimmt. Aus den gewonnen Größen der relativen Viskosität lassen sich Rückschlüsse auf
- Ansteifverhalten
- Wirkungsweise von Zusatzmitteln und –stoffen
- Einwirkung von Außentemperaturen der geprüften Stoffe ziehen.
Während der Messung erfolgt die Temperaturmessung in einem im Messpaddel integrierten Temperatursensor. Eine Temperierung des Prüfgutes ist über einen Kyrostaten möglich.
Es können frei definierte Prüfabläufe angelegt werden. Aufgezeichnet werden jeweils Zeit, Drehmoment, Drehzahl bzw. Winkel und Temperatur.