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TU Berlin

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Forschungsprojekte

DFG Graduiertenkolleg: „Urban Water Interfaces (UWI)“ - Teilprojekt T2: Korrosion im Abwassersystem durch biochemische Prozesse schwefelhaltiger Komponenten

UWI ist ein interdisziplinäres DFG Graduiertenkolleg an der TU Berlin und dem Leibnitz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), an dem sowohl Ingenieure als auch Naturwissenschaftler beteiligt sind. Ein verbessertes Verständnis der im urbanen Wassersystem ablaufendenden Prozesse soll in diesem Projekt erzielt werden. Zum einen durch die Untersuchung der Schnittstellen innerhalb dieses Systems und mit anderen urbanen Systemen wie beispielsweise dem Ökosystem, den Böden und auch Baustoffen, zum anderen durch das begleitende Bildungsprogramm sowie internationale Zusammenarbeit soll dieses Ziel erreicht werden.

Innerhalb des Teilprojekts T2 liegt der Fokus auf der biogenen Schwefelsäurekorrosion in Abwassersystemen. Ziel ist einerseits ein genaueres Verständnis von Korrosionsmechanismen und weitere Erkenntnisse zu schwefelhaltigen Komponenten an den Grenzflächen zwischen Abwasser, Atmosphäre im Abwasserkanal und den Baustoffen mit Fokus auf Beton. Andererseits soll die Vergleichbarkeit von Korrosionsfortschritt im Abwassersystem mit gängigen Säureprüfungen für Beton aus dem Labor bewertet werden. Hierzu werden Betonproben unterschiedlicher Zusammensetzungen in die Kanalforschungsanlage der Berliner Wasserbetriebe eingelagert, der Kanalatmosphäre  ausgesetzt und verschiedene Randbedingungen überwacht. Betonproben gleicher Zusammensetzungen werden drei nationalen und einem internationalen Labortest zur Säurebeständigkeit in Zusammenarbeit mit der Universität Gent unterzogen.

Nachhaltiger HighTech‐Asphalt: Schadstoff‐ und lärmmindernd mit neuer Verarbeitung und Überwachung (NaHiTAs)

Das Ziel dieses Projektes liegt in der Konzeption von nachhaltigen Verkehrswegen in der Asphaltbauweise. Durch die Zusammenarbeit von Großunternehmen, KMU und Hochschulen sollen die Straßen durch die Schaffung photokatalytischer Eigenschaften zur Reduzierung der Schadstoffbelastung, durch die Minderung des verkehrsbedingten Lärmpegels, durch eine dauerhafte Konzeption sowie durch angepasste Verarbeitungs- und Überwachungstechniken verbessert werden. Auf diese Weise wird die Aufrechterhaltung der Verkehrsinfrastruktur unterstützt, die Lebensqualität in Bereichen mit stark befahrenen Verkehrswegen nachhaltig verbessert und die Güte bei der Bauausführung optimiert. Zum Erreichen der Ziele wurden die folgenden Ansätze erarbeitet:

  • Die Reduzierung der Schadstoffbelastung erfolgt durch Konzeption eines photokatalytischen Granulats, das durch zwei getrennte Ansätze hergestellt wird. Dabei wird zum einen Titandioxid (TiO2) an natürliche Gesteinskörnung angebunden, während zum anderen ein synthetisches Einbaumaterial aus gebrochenem UHPC gewonnen wird.
  • Neben der Untersuchung eines Einflusses des TiO2 auf die Bitumenalterung soll weiterhin die Wirkung marktüblicher Verjüngungsmittel zur Optimierung der Dauerhaftigkeit analysiert werden.
  • Die Lärmreduzierung erfolgt durch die Konzeption einer lärmmindernden Textur, die durch die Modellierung der Reifenabrollprozesse unterstützt wird. Zudem wird die Dauerhaftigkeit der lärmmindernden Textur durch die Erweiterung des Pavement-Management-Systems (PMS) bewertet.
  • Durch Anwendung eines neuen Einbauverfahrens zur Einarbeitung des photokatalytischen Einbaumaterials in die zeitgleich eingebaute Fahrbahnoberfläche sollen die angestrebten neuen Eigenschaften der Asphaltdeckschicht erreicht werden.
  • Ein mobiles Qualitätsmesssystem, angeordnet an einer Walze, soll schon während des Einbauprozesses die vorgegebene Fahrbahngriffigkeit, Lärmabsorbtion, Fahrbahnhelligkeit und -oberflächenstruktur gezielt ermitteln.

BMBF-Projekt: „Verkapselung bauchemischer Wirkstoffe“

In den Bereichen Medizin, Kosmetik und Ernährung ist die Verkapselung von Substanzen ein bewährtes Prinzip, um den Ort sowie den Zeitpunkt der Freisetzung von Wirkstoffen zu kontrollieren, und damit deren Wirkung deutlich zu verbessern bzw. erst zu ermöglichen. Ziel des Projektes ist es, die Chancen der Verkapselung im Bausektor zu evaluieren. Durch die Weiterentwicklung robuster und großtechnisch umsetzbarer Verfahren wird eine große Chance gesehen, die Verkapselung gewinnbringend auch für die Baustoffindustrie einzusetzen. Erwartet wird eine signifikante Verbesserung der Wirksamkeit und Wirkdauer bauchemischer Zusatzmittel, so dass verbesserte Applikationsformen, neue Produkte und damit auch neue Anwendungsfelder zugänglich werden. Durch Verkapselungen soll die Wirkung bauchemischer Zusätze zeitlich reguliert und auf Umgebungsbedingungen reagierbar abgestimmt werden.

Innerhalb des Projektes erfolgt eine Zusammenarbeit des Fachgebiets Baustoffe und Bauchemie der TU Berlin mit dem Fraunhofer Institut für Silikatforschung Würzburg. Des Weiteren wird das Projekt während des gesamten Verlaufs zum Zweck der bestmöglichen Ergebnisverwertung nach Projektabschluss durch einen beratenden Innovationsmentor begleitet.

 

 

DFG-Projekt: „Potenziale von Baustoffen zur Luftreinhaltung durch Zwischenspeicherung und Abbau von Luftschadstoffen“

Im Rahmen des Projektes sollen systematische Untersuchungen zur Adsorption von organischen und anorganischen Schadgasen an selbst hergestellten und genau definierten Prüfkörpern unterschiedlicher Zusammensetzung durchgeführt werden. In diesem Zusammenhang werden die Zusammensetzung der Baustoffe und ihre unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften (z.B. Zetapotential, Porengehalt, Porengrößenverteilung, spezifische Oberfläche) bestimmt und mit dem Sorptionsverhalten für Schadgase korreliert. Die zu untersuchenden Baustoffe zeichnen sich nicht nur durch sehr unterschiedliche Porengehalte, sondern auch durch sehr unterschiedliche Porengrößen-verteilungen aus. Diese können durch die Art des Bindemittels und die Wahl des Wasser/Feststoffverhältnisses in weiten Bereichen verändert werden. Hierdurch können maßgebende Einflüsse identifiziert und Rückschlüsse auf die Adsorptionskapazitäten geschlossen werden. Besonders effektive Baustoffsysteme sollen in einem weiteren Schritt mit TiO2-Photokatalysatoren modifiziert werden. Auf diese Weise soll festgestellt werden, ob und in welchem Maße die im Baustoff gespeicherten Schadgase abgebaut werden und welche Parameter hierbei zu Veränderungen führen. Ziel des Vorhabens ist es aus den durchgeführten Untersuchungen fundamentale Zusammenhänge zu erschließen, um Aufschluss darüber zu geben, ob und ggf. in welchem Umfang poröse Baustoffe als Puffer für umweltrelevante Gase dienen können. Mit dieser Erkenntnis könnten gezielt Materialien eingesetzt werden, die z.B. Emissionsspitzen abpuffern oder bei ungünstigen Wetterlagen temporär Schadgase aufnehmen. Bei zukünftigen anwendungsorientierten Vorhaben könnten die gewonnen Erkenntnisse als Grundlage zur Herstellung umweltfreundlich optimierter Baustoffe dienen.

 

 

Beurteilung der Auslaugung organischer Bestandteile aus Baustoffen am Beispiel Fließmittel und Zementsuspensionen

Infolge der strengeren Anforderungen der Bauproduktenverordnung und dem Normenentwurf CEN/TC 351, ist künftig intensiver die Umweltverträglichkeit von Bauprodukten und ihre Interaktion mit einwirkendem Wasser zu prüfen. Zusatzmittel sind aus dem modernen Bauen zur Herstellung leistungsfähiger und dauerhafter Produkte nicht mehr wegzudenken. Jedoch sind Additive wasserlöslich und daher auch aus dem Bauprodukt auslaugbar. So ergibt sich ein mögliches Gefährdungspotential für die Schutzgüter Boden und Wasser, durch mobilisierbare umweltrelevante Stoffe, was durch Eluationsversuche abzusichern ist. Bauprodukte gelten nach DIBt-Grundsätzen als umweltschonend, wenn sie den dauerhaften Anforderungen der Umwelt standhalten und dem Wasserrecht genügen. Folglich sind Beton und Bodeninjektionen unter einwirken von Wasser praxisnah nach den Regeln des DIBt zu testen. Da bis dato eine genormte Analysenmethode fehlt, kann diese durch die Eluatcharakterisierung generiert werden. Damit ist zukünftig eine klare Regel für die Zulassung der genannten Bauproduktgruppen möglich, was die Prozesse der Bauproduktezulassung erleichtert und beschleunigt. Ziel der Forschungsvorhaben ist es, organische Bestandteile aus Bauprodukten wie Bodeninjektionsmassen und Beton auszulaugen und die gewonnenen Eluate auf ihre Bestandteile hin zu analysieren. Zuerst soll eine ausführliche Literaturrecherche und -auswertung stattfinden. Im zweiten Schritt sollen in Laborversuchen die genannten Bauprodukte ausgelaugt und deren Eluate auf Summen- und Einzelparameter, mittels TOC-Gehalt (Total Organic Carbon) und HPLC (High Performance Liquid Chromatography), analysiert werden. Abschließend werden die Ergebnisse ausgewertet und veröffentlicht.

www.irb.fraunhofer.de/bauforschung/baufolit/projekt/Beurteilung-der-Auslaugung-organischer-Bestandteile-aus-Baustoffen-am-Beispiel-Fließmittel-und-Zementsuspensionen/20148036106

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