Projektbezeichnung
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Multiskale Modellierung nukleationsgesteuerter Reaktionsraten während der Zementauflösung (CEMBRIDGE-2) |
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| Akronym | CEMBRIDGE-2 |
| Projektpartner |
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| Laufzeit |
von: 2021 bis: 2026 |
| Fördergeber |
DFG (https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/455605608) |
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Forschungsfeld |
M+M (E+E > Energy + Environment, I+I > Information + Intelligence M+M > Matter + Materials) |
| Projektinhalt |
Das ursprüngliche CEMBRIDGE-Projekt untersuchte die frühen Stadien der Zementauflösung in Wasser mithilfe fortschrittlicher Computersimulationen. Das Folgeprojekt, CEMBRIDGE-2, zielt darauf ab, ein Multi-Skalen-Modell zu entwickeln, um zu verstehen, wie sich Zement bei unterschiedlichen Konzentrationen auflöst, wobei der Fokus auf reversiblen chemischen Reaktionen liegt, die die frühe Kristallbildung auslösen. CEMBRIDGE-2 wird untersuchen, wie Belit (eine wichtige Zementkomponente) zu hydratisieren beginnt, und nutzt dafür sowohl Computersimulationen als auch Laborversuche. Das Modell untersucht, wie die Bildung temporärer, instabiler Hydrate und die Chemie der umgebenden Lösung die Reaktionskinetik der Zementauflösung beeinflussen. Diese Arbeit soll dazu beitragen, die Leistung und Effizienz von zementbasierten Materialien zu verbessern. Das Projekt umfasst vier Hauptaufgaben: 1. Untersuchung der Bildung metastabiler Calcium-Silikat-Hydrate mithilfe molekularer Simulationen. 2. Hochskalierung dieser Ergebnisse durch grobere Monte-Carlo-Simulationen. 3. Simulation der Belit-Auflösung unter Berücksichtigung der frühen Hydratbildung. 4. Validierung der Modelle durch Experimente, einschließlich Belit-Synthese, Hydratationsmessungen, Analyse der Porenlösung und Charakterisierung der Oberflächenstruktur. |
Entwicklung von Zement (β-C₂S) während der atomweisen Auflösung unter Verwendung des Kinetischen-Monte-Carlo-Upscaling-Ansatzes auf den Kristallflächen (100) und (1̲00). (A) Anfangsmorphologie; (B–D) nach 272, 545 und 1362 Auflösungsschritten, entsprechend der Entfernung von 10 %, 20 % und 50 % der Gitterplätze. Jeder Schritt steht für die Auflösung eines einzelnen Gitterplatzes. [Izadifar, Ukrainczyk ea]
Auflösung von Zement (β-C₂S)-Klinker unter Verwendung von Molekulardynamik- und Kinetischer-Monte-Carlo-Upscaling-Simulationen: (A, B) Ca-Auflösung (Ca–C1, Ca–C2) aus einer Ca-Reihe in Abhängigkeit von vier benachbarten Atomen; (C) Si–C-Auflösung, beeinflusst durch zwei Silikatnachbarn (Si1, Si2), sowie Ca–C3-Auflösung, beeinflusst durch das Vorhandensein eines darüberliegenden Si-Atoms. [Izadifar, Ukrainczyk ea]
