Mechanische Hochtemperatureigenschaften von flugaschebasierten Geopolymerbetonen
- Als umweltschonende Alternative zu portlandzementgebundenen
Betonen werden derzeit in der Betonindustrie und in der
Baustoffforschung Betone mit alkaliaktivierten Bindemitteln,
sog. Geopolymerbetone, intensiv erforscht. Die auf industriellen
Reststoffen wie Flugasche und Hüttensand basierenden anorganischen
Bindemittel weisen bei geeigneter Zusammensetzung
einen hohen Widerstand gegenüber aggressiven Salzlösungen
und Säuren auf. Als Grundlage für den rechnerischen
Nachweis der Tragfähigkeit von brandbeanspruchten Betonbauteilen
auf Basis von alkaliaktivierten Bindemitteln werden
deshalb an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
(BAM) die mechanischen Hochtemperatureigenschaften
von flugaschebasierten Geopolymerbetonen systematisch
untersucht.
Die bis zu 750 °C erhitzten Probekörper mit quarzitischer
und leichter Gesteinskörnung zeigen einen Festigkeitsverlust
bis ca. 300 °C, der auf entwässerungsbedingte Mikrorissbildung
zurückgeführt werden kann. BeiAls umweltschonende Alternative zu portlandzementgebundenen
Betonen werden derzeit in der Betonindustrie und in der
Baustoffforschung Betone mit alkaliaktivierten Bindemitteln,
sog. Geopolymerbetone, intensiv erforscht. Die auf industriellen
Reststoffen wie Flugasche und Hüttensand basierenden anorganischen
Bindemittel weisen bei geeigneter Zusammensetzung
einen hohen Widerstand gegenüber aggressiven Salzlösungen
und Säuren auf. Als Grundlage für den rechnerischen
Nachweis der Tragfähigkeit von brandbeanspruchten Betonbauteilen
auf Basis von alkaliaktivierten Bindemitteln werden
deshalb an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
(BAM) die mechanischen Hochtemperatureigenschaften
von flugaschebasierten Geopolymerbetonen systematisch
untersucht.
Die bis zu 750 °C erhitzten Probekörper mit quarzitischer
und leichter Gesteinskörnung zeigen einen Festigkeitsverlust
bis ca. 300 °C, der auf entwässerungsbedingte Mikrorissbildung
zurückgeführt werden kann. Bei weiter zunehmender
Temperatur steigt aufgrund von Sinterungsprozessen ab
ca. 500 °C die Festigkeit der untersuchten Geopolymerbetone
wieder an. Diese im Vergleich zu herkömmlichem Beton günstigere
Materialeigenschaft eröffnet potenziell auch Anwendungsmöglichkeiten
in brandschutztechnisch kritischen Infrastrukturbereichen.
Die Ergebnisse der thermomechanischen
Prüfungen werden für numerische Bauteilberechnungen als
temperaturabhängige Spannungs-Dehnungs-Beziehungen aufbereitet.…
- At present, concretes based on alkali-activated binders, socalled
geopolymer concretes, are investigated intensively in
the building materials industry and by the research community
as environmentally friendly alternative to Portland cementbased
concretes. These inorganic binders, which are based on
industrial by-products such as fly ash and ground granulated
blast furnace slag, exhibit high resistance against corrosive
acids and salts, if properly designed. The mechanical properties
of fly ash-based geopolymer concretes at high temperatures
are subject of systematic investigations at the Bundesanstalt
für Materialforschung und -prüfung (BAM) to create a
basis for the structural design of fire exposed concrete members
based on alkali-activated binders. The concrete specimens,
produced with quartz aggregates or lightweight aggregates
and heated to a maximum temperature of 750 °C, exhibited
a decrease of compressive strength up to temperatures of
ca. 300 °C, attributed toAt present, concretes based on alkali-activated binders, socalled
geopolymer concretes, are investigated intensively in
the building materials industry and by the research community
as environmentally friendly alternative to Portland cementbased
concretes. These inorganic binders, which are based on
industrial by-products such as fly ash and ground granulated
blast furnace slag, exhibit high resistance against corrosive
acids and salts, if properly designed. The mechanical properties
of fly ash-based geopolymer concretes at high temperatures
are subject of systematic investigations at the Bundesanstalt
für Materialforschung und -prüfung (BAM) to create a
basis for the structural design of fire exposed concrete members
based on alkali-activated binders. The concrete specimens,
produced with quartz aggregates or lightweight aggregates
and heated to a maximum temperature of 750 °C, exhibited
a decrease of compressive strength up to temperatures of
ca. 300 °C, attributed to formation of microcracks caused by
dehydration. At higher temperatures the compressive strength
of the investigated geopolymer concretes recovered partly, due
to sintering processes starting from ca. 500 °C. Because of this
beneficial property when compared to conventional concretes,
geopolymer concretes can potentially be applied in infrastructure
facilities where fire resistance is critical. From the results
of the thermomechanical tests stress-strain relationships are
derived that can be used for the structural design of members
made from geopolymer concretes.…