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Nanotechnologie im Bauwesen
(2008)
Zu den Zielen der Nanotechnologie gehört die Entwicklung, Produktion und Anwendung von Materialien und Werkstoffen mit völlig neuartigen Leistungsspektren. Für die Baupraxis und die Materialforschung lassen sich über den Einsatz der Nanotechnologie Ziele wie die Optimierung von Baustoffeigenschaften, Vermeidung von Schäden und neue Funktionalitäten definieren. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über mögliche Anwendungsbereiche der Nanotechnologie im Bausektor, wie z. B. zementgebundene Baustoffe, Außen- und Dachfassaden, Fenster und Verglasungen, Brandschutz, Inneneinrichtung und Infrastrukturbau. Zudem werden aktuelle Forschungsarbeiten mit nanowissenschaftlichem und nanotechnologischem Schwerpunkt im Bereich baustoffbezogener Materialien der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Berlin vorgestellt. Die Forschungstätigkeiten beziehen sich zum einen auf die Modifikation der Hydratphasen in Ultra-Hochleistungsbeton (UHPC) und zum anderen auf die Weiterentwicklung von Anti-Graffiti-Systemen.
Los contaminantes atmosféricos son con frecuencia responsables
de la aceleración de la degradación de la piedra
en los edificios y monumentos históricos de las zonas
urbanas. Son muchos los factores que influyen de manera
decisiva en el comportamiento de las piedras naturales
ante los contaminantes gaseosos. Dos de esos factores
son la composición de la atmósfera y el tipo de piedra.
Las areniscas en particular son propensas al ataque de
los contaminantes atmosféricos debido a su naturaleza
porosa, pero muchas de las reacciones de las areniscas
no carbonatadas con estos gases no se conocen bien. El
estudio presentado tiene por objeto comprender los procesos
y factores que controlan el distinto comportamiento
de las areniscas respecto al dióxido de azufre. Para el
estudio se investigaron siete areniscas distintas procedentes
del sur y del este de Alemania. Las areniscas mostraban
una diferencia significativa en la composición de
su aglomerado. Por lo que respecta a la absorción de
SO2, las distintas variedades de arenisca mostraron un
comportamiento completamente diferente. Curiosamente,
la cantidad de SO2 depositada no estaba relacionada con
la superficie específica de las areniscas, este parámetro
está relacionado con el contenido en óxidos de hierro.
Air pollutants often accelerate stone deterioration in historical
buildings and monuments in urban areas. Many factors
condition natural stone behaviour with respect to
gaseous pollutants. Two of the more prominent of such
factors are the composition of the atmosphere and the
type of stone. Due to their porosity, sandstones are particularly
vulnerable to air pollutant attack. Many of the reactions
between noncarbonaceous sandstones and these
gases are not well understood, however. The present
study aimed to acquire an understanding of the processes
and factors governing sandstone behaviour when exposed
to sulphur dioxide. Seven different sandstones from southern
and eastern Germany were analyzed for the study.
The binder composition of the stones varied significantly.
They also exhibited completely different behaviour in connection
with SO2 deposition. Interestingly, while the
amount of SO2 deposited was unrelated to the specific surface
area of the sandstones, this parameter was closely
correlated to the iron oxide content.
The interaction of municipal solid waste incinerator bottom ash (MSWI bottom ash), when utilized as an aggregate in concrete, with the cement matrix was investigated. The most prominent reaction observed in lab and field concrete was the formation of aluminium hydroxide and the release of hydrogen gas from aluminium grains reacting in the alkaline environment. The expansive aluminium reaction was identified as a main cause of extensive spalling on the concrete surface. Due to the higher content of bottle glass as part of the ash, in all samples, reaction products of an alkali-silica reaction (ASR) could be observed as well. However, damage due to ASR were less severe than those caused by the aluminium reaction. The expansion rates were low and only a few of the lab samples showed cracking. Microstructural analysis of the samples indicated clearly that a large quantity of the alkali-silica gel which was formed was accommodated in the pores and voids without exerting any strain on the material.