Inhaltsverzeichnis - TU Bergakademie Freiberg

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Inhaltsverzeichnis
1
2
3
Allgemeine Informationen
4
1.1 Organisationsform
1.2 Personal
1.3 Geräte- und Anlagenausstattung
4
5
8
Lehre
9
2.1 Statistischer Teil
2.2 Rahmenbedingungen für Lehre und Studium
2.3 Entwicklung des Studienangebotes
2.4 Studienwerbung
2.5 IAESTE-, SOKRATES- und DAAD-Stipendiaten im IKGB
2.6 Gastwissenschaftler im IKGB
2.7 Exkursionen 2006
9
9
10
10
12
14
15
Professur Keramik
17
3.1
Publikationen
3.1.1 Veröffentlichungen in Zeitschriften und Fachbüchern
3.1.2 Vorträge und Poster
3.1.3 Erteilte Patente
3.1.4 Patentanmeldungen
19
19
21
24
24
3.2
Forschungsprojekte
3.2.1 Abgeschlossene Forschungsprojekte
3.2.2 Laufende Forschungsprojekte
25
25
29
3.3
Studentische Arbeiten
3.3.1 Ingenieurpraktika
3.3.2 Studienarbeiten
3.3.3 Diplomarbeiten
36
36
41
43
3.4
Promotionen
3.4.1 Abgeschlossene Promotionen
3.4.2 Laufende Promotionen
45
45
46
3.5
Habilitationen
49
3.6
Mitarbeit in Gremien und Gesellschaften
50
3.7
Teilnahme an Konferenzen, Kolloquien und Seminaren
51
3.8
Teilnahme an Messen
53
3.9
Sonstiges
53
3.10
Ausgewählte Forschungsergebnisse 2006
57
Jahresbericht 2006
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4
Professur Glas und Emailtechnik
61
4.1
Publikationen
63
63
63
4.2
Forschungsprojekte
64
64
66
4.3
69
69
70
70
4.4
Promotionen
71
71
72
4.5
73
4.6
74
4.7
Teilnahme an Messen
74
4.8
Sonstiges
74
4.9
75
Jahresbericht 2006
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5
Professur Baustofftechnik
78
5.1
Publikationen
80
80
82
5.2
Forschungsprojekte
85
85
87
5.3
90
90
90
5.4
Promotionen
94
94
94
5.5
95
5.6
96
5.7
Sonstiges
97
5.8
Aktivitäten und Ereignisse
98
5.9
Jahresbericht 2006
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1
Allgemeine Informationen
1.1
Organisationsform
Das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik ist eines der elf Institute der Fakultät für
Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik an der Technischen Universität Bergakademie
Freiberg.
Technische Universität Bergakademie Freiberg
- Fakultät für Mathematik und Informatik
- Fakultät für Chemie und Physik
- Fakultät für Geowissenschaften, Geotechnik und Bergbau
- Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik
- Fakultät für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie
- Fakultät für Wirtschaftwissenschaften
Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik
- Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik
- Institut für Energieverfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen
- Institut für Thermische Verfahrenstechnik, Umwelt- und Naturstoffverfahrenstechnik
- Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik
- Institut für Maschinenbau
- Institut für Wärmetechnik und Thermodynamik
- Institut für Maschinenelemente, Konstruktion und Fertigung
- Institut für Mechanik und Fluiddynamik
- Institut für Automatisierungstechnik
- Institut für Elektrotechnik
- Institut für Aufbereitungsmaschinen
Das Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik wurde 1950 als Institut für Keramik durch
Prof. Dr. Theodor Haase gegründet. Im Jahre 1954 wurde es umbenannt zum Institut für
Silikathüttenkunde mit gleichzeitiger Erweiterung der Lehr- und Forschungsinhalte auf die
Bereiche Glastechnik sowie Bindemittel und Baustoffe und hat von 1968 - 1990 als
Wissenschaftsbereich Silikattechnik bestanden. 1990 wurde es wieder im Sinne seiner
Gründung ein Institut für Silikattechnik. Im Jahr 2000 konnte das Institut sein 50jähriges
Bestehen feiern. Im Oktober 2002 erfolgte die Umbenennung des Institutes in Institut für
Keramik, Glas- und Baustofftechnik.
Jahresbericht 2006
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1.2
Personal
Geschäftsführender
Institutsdirektor:
Prof. Dr.-Ing. habil. Christos G. Aneziris
Professur Keramik:
Professor:
Honorarprofessor:
Prof. Dr.-Ing. Peter Quirmbach
Sekretariat:
Kerstin Baldauf
Tel.: 03731/39 2608
Fax: 03731/39 2419
E-Mail: [email protected]
Besucheradresse:
Agricolastr. 17 / 09599 Freiberg
Wissenschaftliche
Mitarbeiter:
Dipl.-Ing. Steffen Dudczig
Dipl.-Ing. Undine Fischer
Dipl.-Ing. Michael Hampel
Dipl.-Ing. Felix Homola
Dipl.-Ing. Jana Hubálková
Dipl.-Ing. Uwe Klippel
Dipl.-Ing. Tim Kratschmer
Dipl.-Ing. Uta Popp
Dipl.-Ing. Vasileios Roungos
Dipl.-Ing. Wolfgang Schärfl
Dipl.-Ing. Thomas Schemmel
Prof. Dr.-Ing. habil. i.R. Ernst Schlegel
Dr. rer. nat. Bernd Ullrich
Dipl.-Ing. Bianka Wiener
Dipl.-Ing. Anna Wołyniec
Technische
Angestellte:
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Burgi Grahl
Ursula Querner
Karin Hasterok
Uwe Pälchen
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Professur Glas- und Emailtechnik:
Professor:
Prof. Dr.-Ing. Heiko Hessenkemper
Sekretariat:
Kathrin Voigt
Tel.: 03731/39 3293
Fax: 03731/39 2451
Besucheradresse:
Leipziger Str. 28 / 09599 Freiberg
Wissenschaftliche
Mitarbeiter:
Dr.-Ing. Khaled Al Hamdan
Dipl.-Ing. Sania Berg
Dipl.-Ing. Agnieszka Bielecka
Dipl.-Ing. Piotr Bieniarz
Dipl.-Ing. Holger Dastis
Dipl.-Ing. Ronny Hengst
Doz. Dr.-Ing. Diethard Höhne
Dr.-Ing. Sabine Hönig
Dipl.-Ing. Heide Landfermann-Hessenkemper
Dipl.-Ing. Rico Löbig
Dipl.-Ing. André Nadolny
Dipl.-Ing. Michael Scheidhauer
Technische
Angestellte:
Ursula Glatz
Angelika Seifert
Professur Baustofftechnik:
Professor:
Prof. Dr.-Ing. Thomas A. Bier
Sekretariat:
Monika Wenige
Tel.: 03731/39 4243
Fax: 03731/39 2223
E-mail: [email protected]
Besucheradresse:
Agricolastr. 17 / 09599 Freiberg
Wissenschaftliche
Mitarbeiter:
Dr.-Ing. Katja Dombrowski
Dipl.-Ing. Kathrin Häußler
Dipl.-Technologieingenieur Irina Kruglenia
Makoto Nukita
Prof. Syed Ali Rizwan (MSc.)
Dipl.-Ing. Jan Sachl
Dr.rer.nat. Mirco Wahab
Dipl.-Geol. Torsten Westphal
Technische
Angestellte:
Dipl.-Ing. Alexander Friedrich
Jacqueline Höhne
Brita Petzold
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Gemeinsame Einrichtungen des Institutes für Keramik, Glas- und Baustofftechnik
Know-How-Pool
Technikum
Technikumsleiter:
Werkstatt
Werkstattleiter:
Auszubildender als
Physiklaborant
Dr.-Ing. Dieter Melzer
Doz. Dr.-Ing. Joachim Ulbricht
Dr.-Ing. Harald Seifert
Dipl.-Ing. Gert Schmidt
Bernt Lieber
Thomas Franz
Günter Görner
Rico Kaulfürst
Seit Januar 2001 wird das Institut von einem Vorstand geleitet. Ihm steht Prof. Dr. Christos G.
Aneziris als geschäftsführender Direktor des Institutes vor. Dem Vorstand gehören an: die drei
ordentlichen Professoren (mit Stimmrecht) und jeweils ein Vertreter der akademischen und
sonstigen Mitarbeiter (beratend). Die Vorstandsberatungen finden unter Vorsitz des
geschäftsführenden Direktors und Teilnahme der Hochschullehrer, der zwei gewählten Vertreter
mit beratender Stimme, der Oberassistenten des Institutes sowie der Bildungsbeauftragten
statt.
Jahresbericht 2006
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1.3
Geräte- und Anlagenausstattung
Die gerätetechnische Ausstattung des Institutes für Keramik, Glas- und Baustofftechnik konnte
2006 modernisiert und erweitert werden, wobei folgende Beschaffungen hervorzuheben sind:
-
Wärmeleitfähigkeitsprüfer TCT 426 für Isoliermaterialien und feuerfeste Erzeugnisse
(Netzsch-Gerätebau GmbH, Selb)
-
Hochleistungs-Rasterelektronenmikroskop XL30 - Gebrauchtgerät (FEI Deutschland
GmbH, Kassel)
-
Mikroinjektionssystem MIS-EM für ESEM (Kleindiek Nanotechnik GmbH)
-
Mikromanipulator MM3A-EM für ESEM (Kleindiek Nanotechnik GmbH)
-
Mikrohärtemessgerät FISCHERSCOPE Typ HM 2000 S (Helmut Fischer GmbH & Co
KG, Sindelfingen)
-
Elektronik-Aufrüstung für Prüfmaschine TIRAtest 2420 (Franz Wohl & Partner GmbH,
Schalkau)
-
Elektronik-Aufrüstung für Druckerweichungsprüfer RUL 421 E/6 (Netzsch-Gerätebau
GmbH, Selb)
-
Ultraschallprüfsystem USPC 3011 (Ing. Büro Dr.Ing. Wolfgang Hillger, Braunschweig)
-
Sauerstoffmessgerät SGM4 (Zirox GmbH, Greifswald)
-
programmierbarer Universaltrockenschrank Memmert, 256 l (Labor-Pilz, Freiberg)
-
universeller Kreislaufkühler KK12S (Labor-Pilz, Freiberg)
-
neue Baustoffmesszelle für das Rheometer RS 150 (Thermo Elektron GmbH, Karlsruhe)
Die Erneuerung des Hauses, Labor- und Büroräume wurde fortgesetzt:
-
Sanierung des Rammler-Baus
-
Multimedia-Ausstattung des Hörsaals SIL0118
-
Installation einer neuen Entstaubungsanlage im Staubraum des Technikums
-
Fenstererneuerung im Hauptgebäude Agricolastr. 17
-
Einbau eines neuen Lastenaufzugs im Hauptgebäude Agricolastr. 17
-
Renovierung und Neumöblierung der Büroräume 302A und 302B
-
Neumöblierung des Büroraums 112
-
Renovierung und Neumöblierung des Büroraums im Erdgeschoss des Gartenhauses
-
Renovierung des Laborraums im Erdgeschoss des Gartenhauses
-
Fenstererneuerung im Gartenhaus
-
Sanierung des Daches am Büroanbau im Technikum
-
neue Laboreinrichtung im Laborraum E004 im Technikum
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2
Lehre
2.1
Statistischer Teil
Für den Studiengang Keramik-, Glas- und Baustofftechnik waren im Jahr 2006 folgende
Studentenzahlen aktuell:
Studenten
Doktoranden
Habilitanden
∑
WS 2005/06
WS 2006/2007
82
27
1
88
27
1
110
116
Im Studiengang Verfahrenstechnik studieren in der vom Institut für Keramik, Glas- und
Baustofftechnik betreuten Studienrichtung Ceramic Engineering 7 Studenten, in der Vertiefung
Keramik-, Glas- und Baustofftechnik im Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen 2 Studenten.
2.2
Rahmenbedingungen für Lehre und Studium
Die Studienkommission und der Prüfungsausschuss werden von nachfolgend genannten
Personen gebildet:
Studienkommission:
Prof. Dr.-Ing. Thomas A. Bier – Studiendekan (Vertreter: Prof. Dr. H. Hessenkemper)
Studenten: Nora Kuhlmann, Stefan Leuteritz
Prüfungsausschuss:
Prof. Dr.-Ing. Thomas A. Bier – Studiendekan (Vertreter: Prof. Dr. H. Hessenkemper)
Dipl.-Ing. Kathrin Häußler (Vertreter: Dr.-Ing. Sabine Hönig)
Studenten: Nora Kuhlmann (Vertreter: Stefan Leuteritz)
Seitens der Studenten besteht weiterhin sehr großes Interesse – abgesehen von finanziellen
Vorteilen – zur Mitarbeit an Forschungsvorhaben des Institutes, die von einfachen Labor- und
Technikumsarbeiten bis hin zur Ermittlung wissenschaftlicher Ergebnisse und Auswertung
derselben reichen. Es erfolgte ebenfalls eine Einbindung der Studenten in die StudienWerbeaktivitäten des Institutes und die Betreuung von Schülergruppen am Institut.
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2.3
Entwicklung des Studienangebotes
Die Schaffung eines Europäischen Hochschulraumes bis 2010 ist eines der wichtigsten Ziele
der europäischen Bildungsminister zur Förderung der Hochschulzusammenarbeit. Inzwischen
sind es 40 Länder, die im Rahmen des sog. „Bologna-Prozesses“ eine größere Kompatibilität
und Vergleichbarkeit europäischer Hochschulsysteme anstreben und sich dabei auf eine Reihe
von Zielen verständigt haben. In der Bologna-Erklärung der europäischen Bildungsminister vom
19. Juni 1999 wurden als wesentliche Ziele vereinbart:
− Einführung zweistufiger Studienabschlüsse (Bachelor/Master), wobei beide Abschlüsse
berufsqualifizierend sein sollen,
− Implementierung von ECTS-kompatiblen Leistungspunktesystemen,
− Förderung der Mobilität und arbeitsmarktbezogenen Qualifizierung.
Studiengang Keramik-, Glas- und Baustofftechnik
Der Studiengang Keramik-, Glas- und Baustofftechnik ist ein Diplomstudiengang mit
10 Semestern Regelstudienzeit. Im Wintersemester 2005/06 studieren 90 Studenten in diesem
Studiengang entsprechend der gültigen Diplomstudienordnung vom 21.01.2000.
Neben diesem Studienangebot soll voraussichtlich ab Sommersemester 2007 ein 3-semestriger
Masterstudiengang angeboten werden. Die Studienkommission erarbeitet derzeit die
entsprechenden Module, den Studienablaufplan sowie die Studien- und Prüfungsordnung für
diesen Masterstudiengang. Nach intensiven Beratungen mit dem Feuerfestverband und der
Industrie soll in diesen Studiengang eine Vertiefungsrichtung „Hochtemperaturanwendungen/
Feuerfest“ integriert werden.
Gespräche mit Partnerinstituten ausländischer Universitäten, insbesondere die Kooperation mit
der Wuhan Universität, China, haben zu der Entscheidung geführt, in naher Zukunft einen 2semestrigen englischsprachigen Masterstudiengang „Ceramic, Glass and Construction
Materials and Technology“ anzubieten. Dieses Angebot wird aller Voraussicht nach in den
Masterstudiengang integriert werden.
2.4
Studienwerbung
Die Studienwerbung nimmt einen äußerst wichtigen Platz in der Öffentlichkeitsarbeit des
Institutes ein. Das Institut präsentierte sich auf zahlreichen Veranstaltungen der zentralen
Studienwerbung der TU Bergakademie Freiberg, wie zu den Tagen der offenen Tür sowie zum
Schnuppertag für Unentschlossene mit Exponaten und Informationsmaterial am Fakultätsstand
sowie durch Vorträge von Prof. Dr. Hessenkemper und Prof. Dr. Aneziris. Weiterhin nutzen
Mitarbeiter des Institutes verschiedene Veranstaltungen in den Berufsinformationszentren, auf
Bildungsmessen und in vielen Gymnasien, um Studienmöglichkeiten der Universität und im
Speziellen unseren Studiengang vorzustellen. Hervorzuheben sind hier besonders die
Aktivitäten von Professor Hessenkemper, Dr. Ullrich und Frau Häußler.
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Vom 22.-24.02.2006 und vom 25.-27.07.2006 fanden nach den Erfolgen der Vorjahre wieder
Schülerkollegs „Keramik-, Glas- und Baustofftechnik“ statt, die auf Wunsch der Schüler
thematisch unterschiedlich gestaltet wurden – „Ein Blick in die Tiefe“ (Organisation:
Dr. Dombrowski) und „Auf den Spuren von Johann Friedrich Böttger – eine Reise in die Welt
des Porzellans“ (Organisation: Jana Hubálková). Neben Vorlesungen, Praktika und der
traditionellen Abendveranstaltung mit den Studenten, Mitarbeitern und Professoren fanden
wieder Exkursionen statt (Technisches Denkmal Museum Kalkwerk Lengefeld, GEOMIN
Erzgebirgische Kalkwerke Lengefeld, Europäisches IndustrieMuseum für Porzellan Selb,
Arzberg Porzellan, Staatliche Porzellan-Manufaktur Meissen), die großen Anklang bei den
Teilnehmern fanden. Im Rahmen der Sommeruniversität 2006 beteiligte sich das Institut wieder
aktiv mit Vorträgen von Professor Hessenkemper und Kathrin Häußler sowie verschiedenen
Praktika an der Projektwoche „Wie die Väter so die Töchter – Frauen in Naturwissenschaft und
Technik“.
In den Herbstferien wurde nach dem Erfolg des Vorjahres das Schülerkolleg „Ceramics meet
Steel“ gemeinsam mit dem Institut für Eisen- und Stahltechnologie organisiert (Kathrin Häußler,
Stefan Lachmann) und mit 19 Schülerinnen und Schüler vom 25.-27.10.2006 durchgeführt.
Neben Vorlesungen über Keramik (Prof. Aneziris), Glas (Prof. Hessenkemper) und Email
(Dr. Hönig) erfuhren die Schüler bei Professor Scheller Wissenswertes über die Erzeugung von
Eisen und Stahl. An verschiedenen Versuchsständen wurden Prüf- und Analysenmethoden für
feuerfeste Erzeugnisse, Stahl und Eisen sowie die Herstellung von Metallschmelzen und Emails
ausprobiert. Die Exkursionen führten bei diesem Kolleg in das Edelstahlwerk Freital, das
Mammut Schmelztiegelwerk Wetro sowie in die Firma Omeras Lauter.
Schüler und Schülerinnen verschiedener Gymnasien weilten zu Projektwochen an der TU
Bergakademie Freiberg und wurden in verschiedenen Praktika in unserem Institut betreut und
mit dem Studiengang Keramik-, Glas- und Baustofftechnik bekannt gemacht. In einer dieser
Projektwochen wurde durch Schülerinnen und Schüler von 9. Klassen des Geschwister-Schollund des Rülein-Gymnasiums die Schülerseite, die im Rahmen eines Schülerprojektes 2005
entstanden ist, für unsere Instituts-Homepage erneuert und verbessert. Schüler der 11. und 13.
Klassen des Beruflichen Gymnasiums „Julius Weisbach“ in Freiberg wurden während ihrer 2bzw. 1-wöchigen Praktika von Mitarbeitern der Bereiche Keramik und Glas betreut. Besonderer
Dank gilt Undine Fischer, Steffen Dudczig, Michael Hampel sowie Dr. Sabine Hönig.
Im Juni 2003 wurde gemeinsam mit Herrn Köppel, dem Chemie-Fachlehrer des GeschwisterScholl-Gymnasiums, ein Entwurf für einen Wahlgrundkurs „Silicium“ für Schüler der 11. Klassen
vorbereitet, der an das Kultusministerium zur Begutachtung weitergeleitet wurde. Nach der
Bestätigung des Wahlgrundkurses durch das Ministerium startete im Schuljahr 2004/2005
erstmals dieses Lehrangebot. 14 Schülerinnen und Schüler des Geschwister-Scholl- und des
Rülein-Gymnasiums Freiberg nahmen 2004/05 und 13 Schüler 2005/06 dieses Angebot an.
Nach der positiven Resonanz der vergangenen Jahre wurde dieser Wahlgrundkurs im Schuljahr
2006/07 wieder angeboten, neuer betreuender Fachlehrer ist nach dem altersbedingten
Ausscheiden von Herrn Köppel nun Herr Pezold. 13 Schülerinnen und Schüler belegen diesen
Wahlgrundkurs in diesem Schuljahr. Die Herren Prof. Dr. Aneziris, Prof. Dr. Hessenkemper,
Prof. i.R. Dr. Schlegel sowie Dr. Ullrich, J. Hubálková, A. Nadolny, R. Löbig und K. Häußler
übernahmen Vorlesungen und Praktika.
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2.5
IAESTE-, SOKRATES- und DAAD-Stipendiaten im IKGB
Aneta Pochopień
AGH Krakow / Polen
SOKRATES
01.10.2005-28.02.2006
Lampros Michail
TU Athen / Griechenland
SOKRATES
01.10.2005-31.03.2006
Cetin Öztürk
Afyon University / Türkei
SOKRATES
01.11.2005-30.09.2006
Georgina Szirmai
University of Miskolc / Ungarn
DAAD
01.02.-31.03.2006
Ernö István Kovács
University of Miskolc / Ungarn
SOKRATES
01.03.2006-30.06.2006
Ion-Alexandru Dreghiciu
Universitatea Politehnica Timisoara / Rumänien
SOKRATES
01.04.-30.09.2006
Tingting Lu
Shanghai Jiao Tong University / China
IAESTE
01.07.-31.08.2006
Volkan Karadas
Dokuz Eylül Universität Izmir / Türkei
SOKRATES
01.04.-30.09.2006
Süleyman Akpinar
Dokuz Eylül Universität Izmir / Türkei
SOKRATES
01.04.-30.09.2006
Aferdita Uka
Universität Prishtina / Kosovo
DAAD
01.10.-16.12.2006
Sebahate Tahiri
DAAD
01.10.-16.12.2006
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Mariusz Kaczmarczyk
AGH Krakow / Polen
SOKRATES
01.10.2006-31.03.2007
Wojciech Kłuczewski
AGH Krakow / Polen
SOKRATES
01.10.2006-31.03.2007
Krzysztof Drożny
AGH Krakow / Polen
SOKRATES
01.10.2006-31.03.2007
Nilüfer Evcimen
Yildiz Teknik University Istanbul / Türkei
SOKRATES
01.10.2006-31.03.2007
Aylin Altinbay
SOKRATES
01.10.2006-31.03.2007
Bilge Kaya
SOKRATES
01.10.2006-31.03.2007
Ákos Pozsgai
Pannonia Universität Veszprem / Ungarn
SOKRATES
01.10.2006-31.03.2007
Dániel Veres
Pannonia Universität Veszprem / Ungarn
SOKRATES
01.10.2006-30.09.2007
Zuzana Valášková
VŠB-TU Ostrava / Tschechien
SOKRATES
01.04.2006-30.09.2006
Radim Sedláček
VŠCHT Praha / Tschechien
SOKRATES
01.10.2006-31.03.2007
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2.6
Gastwissenschaftler im IKGB
Attavit Pisitanusorn
Chiang Mai University / Thailand
01.07.2005-30.06.2006
Abdylaqim Ademi
DAAD
01.01.-30.04.2006
Rahman Aliti
DAAD
01.01.-30.04.2006
Ibrahim Krasniqi
Ministerium für Energie und Bergbau Kosovo
01.03.-31.07.2006
Dr.Eng. Makoto Kawakami
Akita University / Japan
04.05-06.05.2006
Dr. H. Aygül Yeprem
Yildiz Technical University Istanbul / Türkei
01.08.-30.09.2006
Saran Galdansambuu
University Ulaanbaatar / Mongolei
01.08.-31.10.2006
Yi Xian Xun
Wuhan University of Science and Technology / China
01.10.2006-31.03.2007
Prof. Dr. Jan Chłopek
AGH Bergakademie Krakow / Polen
SOKRATES
06.-09.06.2006
Prof. Dr. Donald J. Jansen
University of Washington / Seattle, USA
22.09.-26.09.2006
Prof. Dr. John Binner
Loughborough University / Großbritannien
20.-21.11.2006
Dr. Réka Barabás
Universitatea „Babes-Bolyai“ Cluj-Napoca / Rumänien
SOKRATES
27.11.-01.12.2006
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2.7
Exkursionen 2006
Exkursion der Studenten der Studiengänge KGB der TU Bergakademie Freiberg und der
VŠCHT Praha
An der Studentenexkursion 2006 im Raum Westerwald und Thüringen nahmen 10 Studenten
und ein Betreuer des VŠCHT Praha, sowie 12 Studenten und 2 Betreuer der TU Bergakademie
Freiberg teil. Aus finanziellen Gründen konnten Studenten der AGH Krakow leider nicht
teilnehmen. Aus Trondheim hatte sich kein Teilnehmer gemeldet. Es wurden folgende Betriebe
besucht:
Mo
Di
Mi
Do
Fr
- Ziegelwerke Eisenberg
- RHI Urmitz AG & CO. KG (Feuerfestwerk)
- Saint-Gobain Oberland AG, Behälterglaswerk Wirges
- Stephan Schmidt KG, Spezialtone und mineralische Rohstoffe Dornburg-Langenbach
- Schäfer Kalk, Kalkwerk - Hahnstätten
- Wendel-Email Dillenburg
- Emaillierwerk „Adolfshütte“
- TGI Glaswerk Ilmenau
Die Führungen in allen Firmen wurden entweder von Mitgliedern der Geschäftsleitung oder
kompetenten Fachleuten durchgeführt. Die Besichtungen begannen mit einem allgemeinen Teil,
in dem die Werke vorgestellt und die Produktherstellung (mit meist sehr modernen,
automatisierten Anlagen) erläutert wurde. Außerdem spielten bei der Präsentation der Betriebe
und in den Diskussionen Fragen des rationellen Energieeinsatzes und des Umweltschutzes
eine besondere Rolle. Es folgten Führungen durch die Produktionsstätten mit detaillierten
Beschreibungen zum Ablauf der Prozesse und zu den eingesetzten Anlagen. Die rege
Beteiligung der Studenten an den Diskussionen zeigte, dass das Programm interessant und
vielseitig war. Durch diese Werksbesichtungen hatten die Studenten auch die Möglichkeit, die
vielfältigen Tätigkeitsbereiche von Ingenieuren in der Industrie kennen zu lernen und Fragen zu
den Aufgaben eines Ingenieurs direkt vor Ort zu stellen. Der Aufenthalt in der Jugendherberge
Weilburg trug außerhalb der Betriebsbesichtigungen dazu bei sich kennen zu lernen. Es wurden
auch Fragen des Studentenaustausches bzw. der postgradualen Weiterbildung diskutiert. Ein
Student aus Prag hat nach der Exkursion einen Studienaufenthalt in Freiberg begonnen.
Die Studentenexkursion 2006 wurde durch die großzügige finanzielle Unterstützung der
Verbundnetz Gas AG Leipzig ermöglicht. Der Dank für die Federführung bei der Planung und
Organisation der gesamten Exkursion gilt Herrn Doz. Dr. Höhne und Herrn Westphal auf
deutscher Seite sowie Herrn Dr. Rada auf der tschechischen Seite.
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Im Rahmen der Fachvorlesungen werden den Studenten und Doktoranden zusätzlich
Exkursionen in silikattechnische Betriebe sowohl in der näheren als auch in der weiteren
Umgebung Freibergs angeboten, wie z. B.
Staatliche Porzellan-Manufaktur Meissen – Meißen – 19.01.2006
- Studenten
Samsung Tschernitz, Rexam Drebkau, STG Cottbus – 31.01.2006
- Dr. U. Roger (DGG/HVG), Studenten
EKO Stahl GmbH– Eisenhüttenstadt – 07.02.2006
- W. Schärfl, U. Klippel, T. Kratschmer, S. Dudczig, F. Homola, J. Hubálková, Studenten
Messe CERAMITEC´06 – München – 17.05.2006
- M. Hampel, U. Klippel, T. Kratschmer, S. Dudczig, Studenten
Europäisches IndustrieMuseum für Porzellan - Selb – 27.06.2006
- J. Hubálková, Studenten
Barat Ceramics GmbH – Auma – 28.06.2006
- Studenten
CeramTec AG – Lauf an der Pegnitz – 29.06.2006
- Studenten
EMPA, Abteilung Hochleistungskeramik – Dübendorf (Schweiz) – 07.-08.09.2006
- K. Häußler, F. Homola, U. Klippel, W. Schärfl, M. Hampel, S. Dudczig, T. Kratschmer
Messe denkmal 2006 – Leipzig – 26.10.2006
- K. Häußler, Studenten
5. Deutsch-tschechisch-polnisches Doktorandentreffen – Freiberg – 07.-08.12.2006
- unterstützt durch Verbundnetzgas AG Leipzig
- G. Schmidt, K. Häußler, F. Homola, B. Wiener, J. Hubálková, U. Klippel, W. Schärfl, M.
Hampel, S. Dudczig, V. Roungos, U. Fischer, T. Kratschmer, S. Berg, T. Westphal,
Doktoranden und wissenschaftliche Mitarbeiter der VŠCHT Praha
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3
Professur Keramik
Im Jahr 2006 wurden im Bereich Keramik und Feuerfest zukunftsträchtige Meilensteine für die
Forschungsaktivitäten der kommenden Jahre gelegt. Zwei laufende DFG- Forschungsvorhaben, die sich mit der Wechselwirkung von Nanowerkstoffen mit kohlenstoffgebundenen
Feuerfesterzeugnissen und mit der Hochtemperaturbenetzbarkeit von oberflächenstrukturierten
und/oder stromunterstützten Keramikoberflächen auseinandersetzen, sollen zu innovativen
zukunftsträchtigen Anwendungen von Hochleistungsfeuerfestkeramiken in der Metallurgie
beitragen. Die Aktivitäten auf dem Gebiet der Silikatkeramik werden mit einem neuen AiFForschungsvorhaben „Optimierte Auftragsverfahren in der Spritzglasiertechnologie“ verstärkt.
Das unverwechselbare Profil der Professur für Keramik fokussiert einerseits auf die moderne
Feuerfestforschung und andererseits auf die Forschung und Entwicklung im Bereich der
porösen durchströmbaren Keramiken. Kontinuierlich werden neueste wissenschaftliche
Erkenntnisse der Natur- und Ingenieurwissenschaften integriert, wobei ein weiter Bogen von der
Grundlagenforschung über Entwicklung neuer Messmethoden bis hin zur Pilotbauteilfertigung
gespannt wird.
Die Überführung der Kohlenstoff-Bindematrix zu einer karbidhaltigen Matrix sowie die Fertigung
von Feuerfesterzeugnissen auf der Basis der Mehrschichttechnologie sollen einen Beitrag zur
„Clean Steel Technologie“ leisten. Im Bereich der durchströmbaren Werkstoffe haben die
Innovationen im Bereich der Dieselpartikelfiltration über die Entwicklung eines aluminiumoxidreichen thermoschockbeständigen Werkstoffes zu strategischen Industriekooperationen geführt.
Weitere neu erschlossene Forschungsschwerpunkte der Professur Keramik liegen im Bereich
der Alkalikorrosion von Wärmedämmstoffen (Projekt der Stiftung Industrieforschung) sowie im
Bereich der Flammspritztechnologie, die bereits erfolgreich zur Oberflächen-veredelung von
keramischen und glasierten Oberflächen eingesetzt wird. Zu unterstreichen sind auch die
zahlreichen Preise unserer Absolventen und Doktoranden u.a der Hans-Walter-Hennicke-Preis
der DKG, die Agricola-Medaille und das Leisler-Kiep-Reisestipendium der TU Bergakademie
Freiberg.
Diese positive Projektbilanz wurde zusätzlich von der Beschaffung neuer hochwertiger
Gerätschaften, von einer konstanten Anzahl von 18 wissenschaftlichen Mitarbeitern und mit der
Gründung einer Honorarprofessur begleitet.
Die bereits im Jahre 2005 beschlossenen strategischen Forschungskooperationen mit der
Wuhan Universität (China) und EMPA Dübendorf (Schweiz) wurden intensiviert und um eine
engere Zusammenarbeit mit dem DIFK Bonn erweitert. Hierzu zählt auch die Mitwirkung im
FIRE-Netzwerk, einem internationalen Feuerfeststudiengang, an dem sich die sieben im
Bereich Feuerfest anerkanntesten Universitäten und Forschungseinrichtungen aus Kanada,
Brasilien, Amerika, Japan, Frankreich, Österreich und Deutschland beteiligen.
Für die Unterstützung beim Aufbau unserer keramischen und feuerfesten Innovationskette in
Freiberg sei allen Freunden, Förderern und insbesondere unseren Mitarbeitern herzlich
gedankt.
Prof. C.G. Aneziris
Jahresbericht 2006
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3.1
Publikationen
Aneziris, C.G.; Klippel, U.: Nanoparticles for Bonding Improvements in Carbon-bonded MgO-C
Refractories. Refractories Manual (2006), S. 14-16.
Aneziris, C.G.; Klippel, U.: Thermal Shock Behaviour of Carbon Bonded MgO-C Refractories
with Inorganic Micro- and Nano-Additions. cfi/Ber. DKG 83 (2006) [10], S. E50-E52.
with Inorganic Micro- and/or Nano-Additions. Proceedings of 5th European Oxygen Steelmaking
Conference, Aachen, 26.-28.06.2006, S.581-586.
Aneziris, C.G.; Pirker, S.; Rigaud, M.; McFarlane, C.: FIRE – The Federation for International
Refractory Research and Education. Refractories Manual (2006), S. 6-9.
Aneziris, C.G.; Walter, G.; Bach, E.; Schärfl, W.; Strack, J.; Sandig, R.: Use of microwaves for
regeneration of diesel particulate filter traps. Proceedings “Informationstagung Motoren” 2006,
FVV, Heft R 535, 137-160.
Bock, G.; Aneziris, C.G.; Hampel, M.: Application of bitumen based binders for production of
MgO-C-refractories. Proceedings of 49th International Colloquium on Refractories, Stahl und
Eisen Special (2006), S. 26-29.
Brüggmann, C.; Deinet, T.; Pötschke, J.: Precipitation of oxids in liquid iron in contact with
refractory material. Proceedings of 49th International Colloquium on Refractories, Stahl und
Cölle, D.; Aneziris, C.G.; Dudczig, S.: Evaluation of a carbon containing model-granules-system
based on loomy clay raw materials. Proceedings of 49th International Colloquium on
Refractories, Stahl und Eisen Special (2006), S. 97-99.
Hampel, M, Aneziris, C.G.: Carbon-bonded Refractories – Characterisation of Interaction
between Binder and Graphite. Proceedings of 49th International Colloquium on Refractories,
Stahl und Eisen Special (2006), S. 21-25.
Holze, S.; Bier, T.A.; Aneziris, C.G.; Ulbricht, J.: Eigenschaften von spinellhaltigen und
spinellbildenden Feuerbetonen für Stahlgießpfannen. Keramische Zeitschrift 58 (2006) [5],
S.338-343.
Homola, F.: Zukünftige Ingenieure auf Entdeckungstour. Keramische Zeitschrift 58 (2006) [4],
S.283.
Jahresbericht 2006
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Klippel, U. Aneziris, C.G.: Prospects of ceramic nanoparticles as additives for carbon-bonded
MgO-C refractories. Proceedings of 49th International Colloquium on Refractories, Stahl und
Melzer, D.: Jíl „Klingenberg am Main“, specialita mezi plastickými surovinami“. Keramický
Zpravodaj, 22 (2006) 2, S. 5-9.
Melzer, D.; Aneziris, C.G.: Ceramic Texture with High Thermal Insulation Properties, Particularly
for Insulating Bricks. Tile & Brick International Manual 2006, S.28-29.
Melzer, D.; Bartusch, R.; Müller, P.: Hochporosierte Hintermauerziegel. Ziegelindustrie Int.
(2006) 3, S. 31–34.
Pisitanusorn, A.; Schulle, W.; Thiansem, S.; Ananta, S.: The Influence of Crystalline Phase
Additions on the Mechanical Properties of Dental Ceramic Materials. Part 1.1: Ceramic
Materials Reinforced with Alumina-based Nanocomposites. Interceram 55 (2006), S.250-253.
Pisitanusorn, A.; Schulle, W.; Thiansem, S.; Ananta, S.: The Influence of Crystalline Phase
Additions on the Mechanical Properties of Dental Ceramic Materials. Part 1.2: Ceramic
Materials Reinforced with Alumina-based Nanocomposites. Interceram 55 (2006), S.328-333.
Schemmel, T.; Aneziris, C.G.; Bartha, P.: A MgO-C material type for applications heavily loaded
with alkali. Proceedings of 49th International Colloquium on Refractories, Stahl und Eisen
Special (2006), S. 1-5.
Strienitz, R.; Schlegel, E.: Bildung und quantitative Bestimmung von tobermoritischen Phasen in
dampfgehärteten Baustoffen mittels Röntgenverfahren nach RIETVELD. Freiberger
Forschungshefte A 886, TU Bergakademie Freiberg, 2006.
Tomšů, F., Ulbricht, J.: Bindungssysteme für SiC-haltige Feuerbetone. Keramische Zeitschrift
58 (2006) [3], S. 176-178.
Ullrich, B.: Bericht über die Mitgliederversammlung des Vereins „MORE-Freiberg e.V. und die
Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker verbunden mit dem XXXIV. Absolvententreffen.
Keramische Zeitschrift 58 (2006) [4], S.278-279.
Ullrich, B.; Hantsch, K.; Müller, K.; Seidel, H.; Ullrich, B.: Sekundärmineralbildungen des
Alaunschieferbergwerkes „Morassina“ bei Schmiedefeld am Rennweg (Saalfelder Höhe) im
Thüringischen Schiefergebirge. Beitr. Geol. Thüringen N.F. 1 (2006), S.41-69.
Zolldann, K.; Schlegel, E.: Der Einfluss der Rezepturzusammensetzung auf das Makrogefüge
und die Festigkeit von Porenbeton. Tagungsbericht Band 2, 16. ibausil, Weimar, 20.23.September 2006, S. 2-0881 – 2-0888.
Jahresbericht 2006
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Schärfl, W.: Entwicklung von Werkstoffen für die Dieselrusspartikelfiltration. Seminar TU
Clausthal, 03.02.2006.
Aneziris, C.G.; Schärfl, W.; Walter G.; Strack J.; Bach E.; Sandig R.: DPFMikrowellenregeneration. 5. FVV-Arbeitskreissitzung, VDMA-Haus, Frankfurt am Main,
16.02.2006.
Hampel, M.; Aneziris, C.G.; Borzov, D.:: MgO-C: Kohlenstoffgebundene Werkstoffe –
Hochleistungskeramik von heute und morgen. DKG-Jahrestagung, Stuttgart, 03.-04.04.2006.
Klippel, U.: Flame synthesized nanoscaled Al2O3-C, TiO2-C and Al2TiO5 powders for
reinforcement of advanced refractories. DKG-Jahrestagung, Stuttgart, 03.-04.04.2006.
Böttge, D.: Verfahrensentwicklung eines Tape-Casting-Prozesses für Bariumnitrat basierende
Kaltleiterkeramik. DKG- Jahrestagung, Stuttgart, 03.-04.04.2006.
Schlegel, E.: Professor Schulle und die Bergakademie Freiberg. Festkolloquium anlässlich des
70. Geburtstages von Prof. W. Schulle, Freiberg, 28.04.2006.
Aneziris, C.G.; Hessenkemper, H.; Bier Th.A.: Technologieorientierte Forschung für die Zukunft
– Innovationskette Keramik, Glas- und Baustofftechnik. Arbeitstagung der Freiberger
Silikattechniker verbunden mit dem XXXIV. Absolvententreffen, Freiberg, 05.-06.05.2006.
Klippel, U.: Wechselwirkung zwischen anorganischen Nanopartikeln und kohlenstoffhaltigen
Bindemitteln zur Optimierung der mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften
von kohlenstoffgebundenen Feuerfestwerkstoffen. Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker
verbunden mit dem XXXIV. Absolvententreffen, Freiberg, 05.-06.05.2006.
Hubálková, J.; Fischer, U.; Schärfl, W.; Aneziris, C.G.: Durchströmbare Keramikbauteile mit
optimierten thermomechanischen Eigenschaften für die Automobil- und die Gießereiindustrie.
Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker verbunden mit dem XXXIV. Absolvententreffen,
Freiberg, 05.-06.05.2006.
with Inorganic Micro- and/or Nano-Additions. 5th European Oxygen Steelmaking Conference,
Aachen, 26.-28.06.2006.
Schlegel, E.: Prof. Oettel und die Bergakademie Freiberg – sein hochschulpolitisches Wirken.
Festveranstaltung anlässlich der Verleihung der Universitätsmedaille an Prof. Oettel, Freiberg,
30.06.2006.
Aneziris, C.G.; Schärfl, W.; Walter G.; Strack J.; Bach E.; Sandig R.: DPFMikrowellenregeneration. 6. FVV-Arbeitskreissitzung, FIF Dresden, 03.07.2006.
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Aneziris, C.G.: Werkstoffdesign für feuerfeste Anwendungen. „15 Jahre Institut für Keramische
Komponenten im Maschinenbau“, Festkolloquium zum 65. Geburtstag von Univ.-Prof. H. Maier,
RWTH Aachen, 28.07.2006.
Schärfl, W.; Aneziris, C.G.: Design and Development of porous ceramics for diesel particulate
filtration. Junior EUROMAT Conference 2006, Lausanne, Switzerland, 04.-08.09.2006.
Homola, F.; Aneziris, C.G.: Effect of Voltage Action on High Temperature Behaviour of MgO-C
Materials. Junior EUROMAT Conference 2006, Lausanne, Switzerland, 04.-08.09.2006.
Hampel, M.; Borzov, D.; Aneziris, C.G.: Carbon containing Materials for Refractory Applications
in Steel Metallurgy. Junior EUROMAT Conference 2006, Lausanne, Switzerland, 04.08.09.2006.
Klippel, U.; Aneziris, C.G.; Vital, A.; Graule, T.: Flame Synthesised Nanoscaled Al2O3-C, TiO2-C
and Al2TiO5 Powders. Junior EUROMAT Conference 2006, Lausanne, Switzerland, 04.08.09.2006.
Dudczig, S.; Aneziris, C.G.: Correlation between Mechanical Properties at Room Temperature
and Thermal Shock Resistance of Carbon Bonded MgO-C Refractories. Junior EUROMAT
Conference 2006, Lausanne, Switzerland, 04.-08.09.2006.
Kratschmer, T.; Müller, E.; John, P.: Ceramic Emitters with Selective Emission Spectra. Junior
EUROMAT Conference 2006, Lausanne, Switzerland, 04.-08.09.2006.
Zolldann, K.; Schlegel, E.: Der Einfluss der Rezepturzusammensetzung auf das Makrogefüge
und die Festigkeit von Porenbeton. 16. ibausil, Weimar, 20.-23.09.2006.
Aneziris, C.G.: Refractory Structure Design at Nano-, Micro- and Macrolevels for Advanced
Metallurgical Applications. Festkolloquium zur Verabschiedung von Dr. Ernst Rath “Neuere
Entwicklungen an thermischen Anlagen der Metallurgie, Keramik und Umwelttechnik sowie
deren feuerfester Auskleidungen”, Meißen, 21.09.2006.
Melzer, D.: Kennzeichnung von Texturen in Keramiken. FA Werkstoffprüfung der DKG, Meißen
28.09.2006.
Aneziris, C.G.: Refractory Structure Design at Nano-, Micro- and Macro-Levels for advanced
Metallurgical Applications. FIRE-Meeting, Leoben, 29.09.2006.
Aneziris. C.G.: Feuerfest-Technik in sekundärmetallurgischen Prozessen. Stahl-Akademie
„Sekundärmetallurgische Prozesstechnik“, TU Bergakademie Freiberg, 15.-18.10.2006.
Schemmel, T.; Aneziris, C.G.; Bartha, P.: Ein MgO-C Werkstoffversatz für mit Alkalien belastete
Anwendungen. 49. Internationales Feuerfestkolloquium, Aachen, 07.-08.11.2006.
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Klippel, U. Aneziris, C.G.: Chancen von keramischen Nanopartikeln als Zusatz in
kohlenstoffgebundenen MgO-C Feuerfesterzeugnissen. 49. Internationales Feuerfestkolloquium, Aachen, 07.-08.11.2006.
Hampel, M, Aneziris, C.G.: Kohlenstoffgebundene Feuerfesterzeugnisse – Charakterisierung
der Wechselwirkungen zwischen Bindemitteln und Graphit. 49. Internationales
Feuerfestkolloquium, Aachen, 07.-08.11.2006.
Bock, G.; Aneziris, C.G.; Hampel, M.: Einsatz von Bindemitteln auf Bitumenbasis für die
Herstellung von MgO-C-Feuerfesterzeugnissen. 49. Internationales Feuerfestkolloquium,
Aachen, 07.-08.11.2006.
Brüggmann, C.; Deinet, T.; Pötschke, J.: Ausscheidung von Oxiden in flüssigem Eisen im
Kontakt mit Feuerfest-Material. 49. Internationales Feuerfestkolloquium, Aachen, 07.08.11.2006.
Cölle, D.; Aneziris, C.G.: Oxidationseffekte an synthetischen Kohlenstoffträgern auf
Granulatbasis. 49. Internationales Feuerfestkolloquium, Aachen, 07.-08.11.2006.
Melzer, D.: Wirkung von Nanoteilchen und -strukturen im Dachziegel und Feuerfestkeramikbereich. Tagung Nanotechnologie und Bauwesen, Düsseldorf 05.12.2006.
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3.1.3 Erteilte Patente
Schiller, G.; Käfer, D.; Schulze, G.; Stingl, P.; Aneziris, C.G.; Hubálková, J.; Kynast, A.:
„Keramische Gusskerne“. Offenlegungsschrift DE 10 2005 030 929 A1 vom 16.02.2006.
3.1.4 Patentanmeldungen
John, P.; Aneziris, C.G.; Kratschmer, T.: „Beschichtungsverfahren für spezielle
Funktionseigenschaften“. Deutsche Patentanmeldung 10 2006 010 593.1 vom 06.03.2006.
Aneziris, C.G.; Schärfl, W.; Walter, G.; Strack, J.; Bach, E.; Sandig, R.: „Thermoschock- und
korrosionsbeständiger Keramikwerkstoff auf der Basis eines zirkonoxidfreien feuerfesten Oxides
und Verfahren zu seiner Herstellung“. Internationale Patentanmeldung PCT/DE2006/001403
vom 01.08.2006.
Aneziris, C.G.; Dudczig, S.; Roungos, V.; Cölle, D.; Jung, M.: „Verfahren für die Herstellung von
kohlenstoffhaltigen feuerfesten Klebsand-Erzeugnissen durch Pressformgebung und/oder
bildsamer Formgebung“. Deutsche Patentanmeldung 10 2006 040 700.8 vom 30.08.2006.
Aneziris, C.G.; Schärfl, W.: „Feuerfeste Formkörper oder Massen und Verfahren zu deren
Herstellung“. Internationale Patentanmeldung PCT/DE2006/001911 vom 27.10.2006.
Aneziris, C.G.; Dudczig, S.; Jansen H.: Verfahren für die Herstellung von kohlenstoffhaltigen
Erzeugnissen durch Gießformgebung und/oder bildsame Formgebung“. Deutsche
Patentanmeldung 10 2006 021 225.8 vom 15.08.2006.
Aneziris, C.G.; Scheller, P.: „Verbundwerkstoff aus Metall und Keramik und Verfahren zu
dessen Herstellung“. Deutsche Patentanmeldung 10 2006 058 456.2 vom 12.12.2006.
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3.2
Forschungsprojekte
Mikrowellenregeneration von Dieselpartikelfiltern (ZUTECH-Projekt Nr. 139 ZBR)
Projektleiter/Bearbeiter:
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. W. Schärfl
04/2004 – 06/2006
IWTT TU Bergakademie Freiberg, FIF Dresden /
Forschungskuratorium Maschinenbau FKM e.V. Frankfurt/Main
AiF „Otto von Guericke“ e.V. Berlin
Insgesamt 159.500 €
Motivation
Im Rahmen des Zutech-Projektes „Mikrowellenregeneration von Dieselpartikelfiltern“ sollte
von den Projektpartnern FIF (Dresden), IWTT (Freiberg) und IKGB ein neuartiges
Regenerationsverfahren im Mikrowellenfeld entwickelt werden. Ein Partikelfilter aus
mikrowellentransparenter Keramik soll die Energie direkt zur Erwärmung des Rußes und nicht
zur Erwärmung der sehr viel größeren Masse der Filterkeramik nutzen. Dies erforderte die
Entwicklung korrosionsbeständiger Keramik-Filtermedien mit niedriger Dielektrizitätskonstante ε.
Zusammenfassung der Ergebnisse
Es wurde ein Mikrowellen-Regenerationsmodul für Dieselpartikelfilter entwickelt und auf
einem Motorenprüfstand erprobt. Hierbei wurden neue Wege beschritten, indem eine
feuerfeste und mikrowellentransparente Keramik entwickelt wurde und in einem
Motorenprüfstand erfolgreich getestet worden ist. Bei der Entwicklung von Filterwerkstoffen
für Abgasnachbehandlungssysteme stehen werkstofftechnisch die thermischen, chemischen
und mechanischen Eigenschaften im Vordergrund. Ein Partikelfilter bestehend aus einer
feuerfesten dotierten Tonerde (95 Gew. % Al2O3) ist hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit
in oxidierender Umgebung dem SiC überlegen. Die hohe Temperaturwechselbeständigkeit
des neu entwickelten feuerfesten Filtermaterials auf Basis von Al2O3-ZrO2-TiO2 (AZT) beruht
auf der linearen Wärmedehnung in Kombination mit der Ausbildung einer Mikrorissstruktur
sowie einem sehr niedrigen E-Modul. Die neu entwickelte poröse Keramik HK-AZT 43 ist
hinsichtlich ihrer Eignung als Partikelfilter in Testprozeduren auf einem Motorenprüfstand
untersucht worden. Die Tests beinhalteten Messungen der Abscheidegrade bezüglich der für
Partikelfilter relevanten Abgasemissionen (Partikelmasse und -anzahl, Ruß) sowie
Untersuchungen des Beladungs- und Regenerationsverhaltens. Es wurden Abscheidegrade
erreicht, die denen eines industriell gefertigten SiC-Filters, der den aktuellen Stand der
Technik repräsentiert, nahe kommen. Bei Regenerationsversuchen mit Anhebung der
Abgastemperatur durch Kraftstoff-nacheinspritzung unter erschwerten thermischen
Bedingungen (hohe spezifische Filterbeladung, „worst case“-Szenario) hielt der Filter stand.
Somit konnte der Nachweis geführt werden, dass das entwickelte Material zur Verwendung
als Partikelfilter gut geeignet ist.
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Hinsichtlich des Einsatzes der Mikrowellen konnte die Mikrowellen-Transparenz der Keramik
so ausgenutzt werden, dass die Mikrowellen-Energie lokal konzentriert nur in den
vorhandenen Ruß eingekoppelt wird und sich nach Zündung des Rußes und dessen
Regeneration durch den Filter fortbewegt. Durch FEM-Modellierungen ist eine ideale
quaderförmige Applikatorform ermittelt worden. Weiter haben die Berechnungen gezeigt, dass
entgegen der ursprünglichen Projektidee eine Regeneration im Vollstrom aus energetischen
Gründen mit einer Mikrowellen-Leistung von max. 1 kW nicht möglich ist. Somit wurde ein aus
drei Filterkörpern bestehendes Mehrwegesystem entwickelt. Hierbei sollen zwei Filter die
Reinigung des Abgases übernehmen, während der dritte Filter mit Luft regeneriert wird. Dabei
wird die Mikrowellen-Leistung (max. 1 kW) auf das hintere Ende des Filters konzentriert und
die Luft entgegen der Beladungsrichtung durch den Filter geführt. Beim Eintritt in die
Filterkanäle erwärmt sich die Luft in den Bereichen der stärksten Mikrowellen-Ankopplung
durch den Kontakt mit dem Ruß und trägt die Wärme und damit die Rußregeneration weiter in
die Bereiche, in denen nur ein schwaches Mikrowellenfeld existiert. Um kurze
Regenerationszeiten zu erreichen, wird mit Luft statt mit Abgas regeneriert. Das MikrowellenModul wurde gebaut und an dem Motorenprüfstand auf seine Funktion getestet.
Untersuchung von werkstofftechnischen und verfahrenstechnischen
Wirkungsmechanismen zur Optimierung der Hochtemperaturbenetzbarkeit,
Korrosionsbeständigkeit und Flexibilität von MgO-C Feuerfesterzeugnissen
(Stipendium der Alexander-Tutsek-Stiftung)
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Dipl.-Ing. T. Schemmel
04/2004 – 03/2006
Alexander-Tutsek Stiftung
0,5 BAT IIa + 14.000 € Sachmittel
Motivation
An Magnesiakarbonsteinen sollen in Bezug auf Benetzungseigenschaften und Wirkung von
Zusätzen auf wichtige Einsatzparameter Grundlagenuntersuchungen durchgeführt werden.
Weiterhin werden Korrosionsmechanismen gegenüber verschiedenen Salzen untersucht, um
die Anwendungsbereiche für MgO-C zu erweitern.
Über die Entwicklung eines neuen feinkörnigen MgO-C-Systems wurde die
Korrosionsbeständigkeit, insbesondere Alkalibeständigkeit wesentlich verbessert ohne die
thermomechanischen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Dieser neue Ansatz könnte eventuell
für spezielle metallurgische Anwendungen verwendet werden.
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Untersuchung der thermomechanischen Eigenschaften kohlenstoffgebundener
Werkstoffe
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. U. Popp
09/2005 – 04/2006
Krosaki Harima Corporation, Japan
7.500 €
Motivation
C-MgO-Proben verschiedener Zusammensetzung unter Verwendung eines von der Fa.
Krosaki verwendeten Phenolharzes waren mit Proben zu vergleichen, die mit einem
europäischen Bindersystem hergestellt wurden. Schwerpunkte waren dabei die Untersuchung
der Biegefestigkeit („reale Flexibilität“) bei zyklischer Belastung bei 40 % bzw. 80 % der
Biegefestigkeit sowie die Restbiegefestigkeit und „reale Flexibilität“ nach dem 1. und 2.
Thermoschock von 950 °C auf 25 °C.
Biegeproben mit 5, 10 bzw. 15 Masseprozent Graphit und 2,2 bis 2,8 Masseprozent des
Krosaki-Binders wurden hergestellt und mit Proben verglichen, die 5 bzw. 9 Masseprozent
Graphit, 2,2 Masseprozent des Phenolharzes Bakelite 9950 FL und 1 Masseprozent Carbores
P enthielten. Zylindrische Proben mit 2,5 bis 3,5 Masseprozent des Krosaki-Phenolharzes
wurden für Druckfestigkeitsuntersuchungen hergestellt. Die Zusätze an Hexamethylentetramin
und der verschiedenen MgO-Fraktionen wurden dabei jeweils entsprechend angepasst.
Die Umwandlung des Krosaki-Phenolharzes zu „amorphem“ Kohlenstoff während des
Verkokens führt zu einem Interface mit überwiegend sprödem Bruchverhalten. Mit steigendem
Graphitzusatz verbessern sich Interface-Homogenität und Kantenstabilität der Proben. Die
Erhöhung der spezifischen Oberfläche bei abnehmender offener Porosität deutet auf eine
Verringerung der Porengröße mit zunehmendem Grafitgehalt hin. Allerdings wirkt die
Versprödung durch Erhöhung des Bindergehaltes der plastifizierenden Wirkung des
steigenden Grafitgehaltes entgegen und überkompensiert diesen.
Mit steigendem Krosaki-Bindergehalt nimmt daher die Kaltbiegefestigkeit nach dem Verkoken,
dem ersten und dem zweiten Thermoschock zu, obwohl gleichzeitig auch der Grafitgehalt der
Versätze erhöht wurde. Allerdings wurde festgestellt, dass ein höherer Anteil an Grafit zu
einer besseren Kompensation von Gefügeschädigungen durch die Thermoschockbehandlung
führt. Für das europäische Bindersystem wirkt sich in diesem Zusammenhang besonders der
positive Einfluss des Carbores P aus, das einen Beitrag zur Erhöhung der Flexibilität durch
die eher grafitische Struktur nach dem Verkoken leistet. Die Anwendung eines neuen
Verfahrens zyklischer Biegetests bei 40 % und 80 % der Biegefestigkeit ermöglichte die
Berechnung elastischer und plastischer Deformationsanteile sowie der E-Modulen nach dem
Verkoken, dem ersten und dem zweiten Thermoschock.
Die Ergebnisse zeigten, dass offensichtlich nach dem ersten Thermoschock zunächst eine
Verfestigung der Struktur durch innere Spannungen erfolgt, während nach dem zweiten
Thermoschock eine massive Gefügeschädigung auftritt, die sich in einer signifikanten
Verringerung des E-Moduls äußert. Ein höherer Grafitgehalt führt dabei zu einem geringeren
relativen Effekt bei der Verringerung des plastischen Deformationsanteils.
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Zusammenhang zwischen der realen Flexibilität bei Raumtemperatur
Thermoschockbeständigkeit von kohlenstoffgebundenen MgO-C-Steinen
Laufzeit:
Partner:
Drittmittel:
und
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. M. Hampel
01/2005 – 03/2006
Refratechnik Steel GmbH, Düsseldorf
Motivation
Es sollen Zusammenhänge zwischen der realen Flexibilität bei Raumtemperatur und der
Thermoschockbeständigkeit von MgO-C-Steinen anhand von Messungen der Biegelinie vor
dem Bruch untersucht werden.
Es konnte nachgewiesen werden, dass bei Raumtemperatur mittels modifiziertem Drei-PunktBiegeversuch ermittelte „kalte“ Eigenschaften wie E-Modul und Plastizität eine Abschätzung
des Hochtemperaturverhaltens erlauben. So wurden an verschiedenen Proben mit gleichen
Festigkeiten und gleichem Kohlenstoffgehalt gravierende Unterschiede im mechanischen
Verhalten festgestellt. Dies deutet auf einen hohen Einfluss der Flexibilität auf das
thermomechanische Verhalten hin und beweist, dass allein Kohlenstoffgehalt und Festigkeit
keine Aussage auf die Temperaturwechselbeständigkeit zulassen.
Untersuchungen an feuerfesten Magnesia-Chromit-Steinen
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Doz. Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht /
M.Sc.-Ing. V. Roungos
02/2006 – 03/2006
Nürnberger Hüttenwerke GmbH
2.000 €
Motivation
Im Rahmen des Projektes sollten zwei Chargen Magnesia-Chromit-Steine (zuletzt eingebaute
beanstandete Lieferung und vorherigen nicht beanstandete Lieferung) zur Aufklärung des am
Arbeitsfutter von 2 Trommelöfen aufgetretenen Schadens untersucht werden.
Da es sich um Abplatzungen beim Aufheizvorgang handelte, war vorzugsweise die
Temperaturwechselbeständigkeit, die lineare Wärmeausdehnung und das granulometrische
Steingefüge zu untersuchen. Außerdem wurden die Biegefestigkeit sowie ein Vergleich der
Rohdichte zwischen der heißen und der kalten Seite der Steine ermittelt. Bei den
durchgeführten Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass beide Chargen MagnesiaChromit-Steine trotz kleiner Unterschiede bei den Messwerten im Rahmen der typischen
Eigenschaftsmerkmale lagen.
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Wechselwirkung zwischen anorganischen Nanopartikeln und kohlenstoffhaltigen
Bindemitteln zur Optimierung der mechanischen, thermischen und chemischen
Eigenschaften von kohlenstoffgebundenen Feuerfestwerkstoffen
(DFG-Vorhaben-Nr. AN 322/7-1)
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. U. Klippel
03/2005 – 02/2007
DFG
1,0 BAT IIa + 0,5 BAT VIb (12 Monate)
+ 26.890 € Investitionsmittel + 40.500 € Sachmittel
Motivation
Als Hauptziel des Forschungsvorhabens entfaltet sich die Grundlagenuntersuchung der
chemischen und physikalischen Wechselwirkungsmechanismen zwischen anorganischen
Nanopartikelzusätzen und kohlenstoffhaltigen Bindemitteln für die Herstellung von
kohlenstoffgebundenem MgO in Kombination mit metallischen und/oder keramischen
Antioxidantien. Im Vordergrund steht die Optimierung der Oxidationsbeständigkeit und
Korrosionsbeständigkeit von MgO-C-Feuerfestkeramiken durch eine gezielte Reduzierung der
Porosität über die Erzeugung von Zwischenprodukten aus der karbothermischen Reaktion
zwischen Nanozusätzen, synthetischen Harzsystemen mit oder ohne Wirkung von
Antioxidantien. Ein weiteres Ziel besteht darin, durch eine gezielte Steuerung der
Herstellungsparameter spezielle, verfilzte, nadelartige Strukturen im kohlenstoffgebundenen
Bindemittel wachsen zu lassen, um die thermomechanischen Eigenschaften und speziell die
so genannte „Flexibilität“ zu verbessern. Spezielle Fragen der Aufbereitungstechnologie,
insbesondere einer reproduzierbaren, homogenen Verteilung der Nanozusätze in der
kohlenstoffhaltigen Masse werden dabei miterforscht.
Stromunterstützte Filtereigenschaften von Filterkeramiken in der Stahlschmelzfiltration
(Stipendium der Stiftung Industrieforschung)
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Dipl.-Ing. B. Wiener
11/02 – 05/07
Stiftung Industrieforschung
Foseco GmbH Borken
1,0 BAT IIa
Motivation
Mittels viskoplastischer Formgebung sollen neue Filterstrukturen aus elektrisch leitfähiger
Keramik hergestellt werden. Die Effizienz der Stahlschmelzfiltration soll durch das Anlegen
einer Spannung an den Keramikfilter erhöht werden.
Jahresbericht 2006
- 29 -
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Hochtemperaturbenetzbarkeit von oberflächenstrukturierten keramischen Werkstoffen in
Kontakt mit oxidhaltigen Schmelzen (DFG-Vorhaben-Nr. AN 322/8-1)
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
12/ 2005 – 11/2007
DFG
1,0 BAT IIa + 0,5 BAT Va (18 Monate)
+ 52.500 € Sachmittel
Motivation
Als Hauptziel des Forschungsvorhabens entfaltet sich die Grundlagenuntersuchung der
physikalischen und chemischen Wechselwirkungsmechanismen bei der Benetzung von
„hydrophilen“, „hydrophoben“ und „Mischsystem“ - Keramiken gegen Oxidschmelzen mit oder
ohne gezielter laserunterstützter Mikrostrukturierung der Kontaktoberfläche als Funktion der
Zeit, der Temperatur und der Atmosphäre. Über die Erfassung des Ausbreitungsradius von
Fayalitschmelzen in einem speziellen Erhitzungsmikroskop werden die Kinetik und
insbesondere die Aktivierungsenergie von den unterschiedlichen Benetzungsstadien
bestimmt. Ziel ist eine Modellaufstellung zum besseren Verständnis der
Hochtemperaturbenetzbarkeit von oberflächenstrukturierten Keramiken.
Stromunterstützte Anti-Clogging-Maßnahmen bei Induktionstiegelöfen zum Schmelzen
von Eisenlegierungen; Stromunterstützte Vermeidung von Schlackenansätzen an
feuerfesten Bauteilen geringer elektrischer Leitfähigkeit
(PRO-INNO-II-Projekt KF 0143301BB5)
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. F. Homola
07/2005 – 06/2007
Saveway GmbH
Motivation
Im Vordergrund steht die Untersuchung der Wirksamkeit einer elektrisch unterstützten
Hochtemperaturbenetzbarkeit von oxidischen Feuerfestkeramiken in Kontakt mit Eisen- und
Stahlschmelzen, die zur Vermeidung von Ansatzbildungen durch Schlacke an der feuerfesten
Auskleidung von Induktionsöfen beiträgt. Ansatzbildungen beeinträchtigen den
metallurgischen Prozess; über die Verjüngung von Querschnitten wird der Metallfluss im
Aggregat beeinträchtigt. Durch Anlegen einer Spannung sollen am feuerfesten Material
folgende Effekte mit Gleich- oder Wechselstrom zu einem Anti-Clogging führen: Abstoßung
von Schlackenansätzen durch Polarisation der Oberfläche des feuerfesten Materials und
Vermeidung der Anlagerung von Schlackenansätzen durch insitu stromunterstützte
Oberflächenverdichtung des feuerfesten Materials. Unterschiedliche Elektrodenanordnungen
und -materialien werden im Zusammenhang mit spinellbildenden feuerfesten Materialien
variabler Porosität und Korngröße in einem Hochtemperaturerhitzungsmikroskop getestet.
Jahresbericht 2006
- 30 -
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Alkalikorrosionsbeständige Hochtemperatur-Wärmedämmstoffe
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. i.R. E. Schlegel / Dipl.-Ing. U. Fischer
11/2005 –10/2007
Fa. CALSITHERM, Fa. REFRATECHNIK, Fa. SILCA,
Fa. THERMTEC SCHMIDT
Stiftung Industrieforschung
Motivation
Infolge der in den letzten Jahren intensivierten Verwendung von alkalihaltigen Brenn- und
Rohstoffen versagen die bekannten Hochtemperatur-Wärmedämmstoffe beim Einsatz. Das Ziel
des Projektes besteht in der systematischen Erfassung und Auswertung der möglichen
Hochtemperaturwechselwirkungen von Wärmedämmstoffen mit alkalikorrosiven Medien und
daraus abgeleitet die Aufklärung der Versagensursachen und die Entwicklung
alkalikorrosionsbeständiger Hochtemperatur-Wärmedämmstoffe.
Spritzgießen von Titaniumpulvern für medizinische Anwendungen
(Europäische Kommission - BIOTIP-Projekt Nr. 17991)
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. T. Kratschmer
12/2005 – 10/2007
Pyrogenesis S.A. (Griechenland), HELMED (Griechenland),
Erothitan Titanimplantate AG (Deutschland), Dena System BK Ltd
(Großbritannien), TEHNOTON (Rumänien), Littlejohn & Sons
(Großbritannien), TECMIM (Spanien), NTUA Athens (Technische
Universität Athen, Griechenland), Dental School of the University
of Athens (Griechenland), TUIASI (Technische Universität „Gh.
Asachi“ of Iaşi, Rumänien), INASMET (Spanien), FraunhoferInstitut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung,
Bremen (Deutschland)
Europäische Kommission
Motivation
Die Herstellung von Implantaten aus Titanium über das Metallpulverspritzgießen verspricht
eine kostengünstige und endkonturnahe Herstellung kleiner Bauteile. Neu entwickelte
hochreine Titaniumpulver sollen überragende mechanische Eigenschaften ermöglichen. Im
IKGB werden Untersuchungen an handelsüblichen und speziell für Titanium neu entwickelten
Bindern durchgeführt. Besonders hohe Ansprüche bestehen dabei in der Vermeidung von
Verunreinigungen des Metalls während des Entbinderungsprozesses.
Jahresbericht 2006
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„Verbundwerkstoffsysteme und Werkstoffverbunde“ im Feuerfestbau: Fertigung,
Rheologie und Eigenschaften (mechanische, thermische und chemische) von
klebsandumhüllten, kohlenstoffhaltigen Granulaten/Körnungen und daraus hergestellten
Verbundwerkstoffsystemen (PRO-INNO-II-Projekt KF 0143302UK6)
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. W. Schärfl
07/2006 – 06/2008
EKW GmbH
Motivation
Im Vordergrund steht die Untersuchung der Wirksamkeit eines Verbundwerkstoffsystems auf
der Basis einer flexiblen kohlenstoffhaltigen Komponente im feuerfesten Bauteil, was in
Kontakt mit Stahl-Schlacke-Schmelzen zu verbesserten thermomechanischen Eigenschaften
und zur Vermeidung von Ansatzbildungen beiträgt. Abplatzungen und Ansatzbildungen des
feuerfesten Materials beeinträchtigen den metallurgischen Prozess und die Stahlqualität. Als
Demonstrationsbeispiel dienen Tauchausgüsse und Steine. Durch den Einschluss eines
thermomechanisch flexiblen Kerns aus klebsandumhüllten kohlenstoffhaltigen Granulaten
sollen folgende Effekte zu verbesserter Thermoschockbeständigkeit und Anti-CloggingEigenschaften im feuerfesten Bauteil führen:
- verbesserte Verarbeitbarkeit durch Hydrophilierung des Kohlenstoffes über die SiO2-Schicht
- Bildung einer klebewirksamen, kohlenstoffschützenden SiO2-Schicht in der Angussphase
- gezielte Verringerung der Permeabilität und der Benetzbarkeit während des metallurgischen
Prozesses
- Erhöhung der mechanischen Flexibilität des Verbundwerkstoffsystems.
Entwicklung und Charakterisierung von trocken verpressbaren feinkörnigen MgO-CFeuerfesterzeugnissen
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
06/2005-09/2006
Rütgers Chemicals AG, Castrop-Rauxel
20.000 €
Motivation
Ziel ist die Entwicklung eines trocken verpressbaren Versatzes zur Herstellung von
hochfesten kohlenstoffgebundenen Bauteilen für feuerfeste Anwendungen. Die Bindung soll
ausschließlich über eine Verwendung von teerpechstämmigem Pulverbinder erfolgen. Es soll
eine industrienahe, einfache Technologie zur Herstellung derartiger Bauteile entwickelt
werden.
Jahresbericht 2006
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Optimierte Auftragsverfahren in der Spritzglasiertechnologie
(AiF-Vorhaben-Nr.: 14792 BR/1)
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. U. Popp /
Dipl.-Ing. G. Schmidt
07/06 – 06/08
AiF Berlin
Industriepartner - Boizenburger Fliesenfabrik, Duravit
Sanitärporzellan Meißen, IMERYS Tableware Selb, KAHLA/
Thüringen GmbH, Kerateam Fliesenproduktions- und -vertriebs
GmbH & Co. KG Leisnig, KERAMAG Haldensleben, Villeroy &
Boch Torgau, Zschimmer & Schwarz GmbH & Co. KG Lahnstein
214.400 €
Motivation
Ziel des Vorhabens ist die quantitative Charakterisierung der Wechselwirkung
Glasur/Scherben beim Spritzglasieren. Untersucht werden Tröpfchennebel bei Verwendung
definierter Düsensysteme, das Benetzungsverhalten der Glasur auf verschiedenen Scherben,
das Infiltrationsverhalten des Scherbens, das Ablaufverhalten der Glasur, der Schichtaufbau
und der Einfluss unterschiedlicher Spritzparameter auf die Qualität der Glasur. Durch
entsprechende Handlungsempfehlungen soll Unterstützung für die Optimierung konkreter
Produktionsprozesse gegeben werden.
Kohlenstoffhaltige Gießmassen
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. S. Dudczig
06/06 – 05/08
Refratechnik Steel GmbH
70.000 €
Motivation
Für Feuerfestanwendungen in der Eisen- und Stahlindustrie soll eine vibrationsverdichtende
bzw. selbstfließende basische kohlenstoffgebundene Gießmasse entwickelt werden, wobei
Magnesiumoxid als oxidische Komponente und Wasser als Flüssigkeit zum Einsatz kommen.
Analog zur konventionellen Presstechnologie von MgO-C – Steinen soll über den Einsatz von
geeigneten Kohlenstoffquellen eine Kohlenstoffbindung im hergestellten Produkt erreicht
werden. Die Herstellungstechnologie muss so konzipiert werden, dass eine wirtschaftliche
Herstellung von gegossenen Feuerfestkomponenten bzw. monolithischen Zustellungen
ermöglicht werden. Den auftretenden Problemen wie Hydratation der oxidischen Komponente
sowie negative Einflüsse der Kohlenstoffkomponenten auf die Rheologie soll durch geeignete
Wahl der Zusätze, Wahl der Kohlenstoffquellen sowie geeignete Beschichtungsverfahren
entgegengewirkt werden.
Jahresbericht 2006
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Charakterisierung von neuartigen Bindersystemen für MagnesiakohlenstoffFeuerfesterzeugnisse und deren Einfluss auf die reale Flexibilität bei Raumtemperatur
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
01/ 2006-12/2006
S&B Industrial Minerals GmbH – Otavi Minerals, Neuss
10.000 €
Motivation
In der Arbeit sollen verschiedene bitumenstämmige Bindemittel der S&B Industrial Minerals
GmbH auf ihre Eignung als Bindemittel für kohlenstoffhaltige Feuerfesterzeugnisse untersucht
werden.
Vergleichende Untersuchungen an 2 Stichlochmassen
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. M. Hampel /
Dr.-Ing. J. Ulbricht
02/06 – 08/06
MKZ a.s.
15.000 €
Motivation
Stichlochmassen werden in großem Umfang für das Verschließen von
Hochofenabstichlöchern verwendet. Neben der Gewährleistung eines sicheren und störungsfreien Betriebes müssen diese auch zunehmend umweltschutzrelevanten Gesichtspunkten
genügen. Besonderes Interesse kommt den verwendeten Bindemitteln zu. Die
Untersuchungen sollen die Einflüsse des Bindemittels und der Körnung auf die physikalischen
Eigenschaften herausstellen.
Entwicklung von keramisch-gebundenen Diamant- und cBN-Schleifwerkzeugen
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. U. Klippel /
Dr.-Ing. H. Seifert
09/06 – 03/07
Günter Effgen GmbH
10.000 €
Motivation
Es sollen die vorhandenen Bindungssysteme analysiert und optimiert und anschließend
alternative Bindungssysteme entwickelt werden.
Jahresbericht 2006
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Entwicklung eines neuartigen keramischen Steuerstopfens für den Einsatz in einer
Stopfenpfanne im Stahlgussprozess
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Doz. Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht /
M.Sc.-Ing. V. Roungos
06/2006 – 07/2007
Drache Umwelttechnik GmbH
70.000 €
Motivation
Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung neuer umweltfreundlicher Technologien für die
Herstellung kohlenstoffhaltiger Al2O3-Stopfenbauteile über die kaltisostatische
Presstechnologie, wo alle Anforderungen zu einem „idealen“ Bindemittel in vollem Umfang
berücksichtigt werden. Dabei soll die Verbesserung der ökologischen und
anwendungstechnischen Eigenschaften u.a. bessere Thermoschockbeständigkeit als die
bisherigen Ansätze erreicht werden. Gleichzeitig sollen neue Lösungswege untersucht
werden, die ohne Glasurschutz zur Oxidationsbeständigkeit der Kohlenstoffkomponente beim
Aufwärmen und beim Einsatz beitragen können. Diese glasurfreien Kohlenstoffkomponenten
stellen ein großes Einsatzpotenzial dar, da sowohl die Wechselwirkung der Glasur mit der
Metallschmelze vermieden, als auch der verfahrenstechnische Prozess der Bauteilfertigung
vereinfacht wird. Dabei soll Gegenstand der neuartigen Technologien ein besonders
optimierter Misch- und Temperierprozess sein, was in der Gesamtheit zu einem technisch
vereinfachten und ökologisch verbesserten Technologieablauf führen wird.
Jahresbericht 2006
- 35 -
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3.3
„Identifizierung desjenigen Parameters für sanitärkeramische Massen, welcher das zu
erwartende Verhalten keramischer Erzeugnisse im Formgebungs-, Trocknungs- und
Brennprozess am eindeutigsten beschreibt“
Verfasser:
Betreuer:
Katja Kühne
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris /
Dipl.-Ing. A. Berude (Duravit Sanitärporzellan Meißen GmbH)
Zusammenfassung:
Ziel des Ingenieurpraktikums war die Identifizierung desjenigen Parameters für
sanitärkeramische Massen, welcher das zu erwartende Verhalten keramischer Erzeugnisse
im Formgebungs- Trocknungs- und Brennprozess in Bezug auf Rissbildung und
Deformationen am eindeutigsten beschreibt. Zur Auswahl standen die bereits von Duravit
genutzten Messmethoden zur Bestimmung der Masseparameter, die Ermittlung der Cracking
Tolerance Number der Fa. Imerys und die Bestimmung des „Bohlin-Wertes“ durch die Fa.
AKW. Diese Messmethoden wurden an Produktions- und Probemassen untersucht und
miteinander verglichen.
„Korrosion von ZTA-Keramik“
Verfasser:
Betreuer:
Manja Hofmann
Dr.-Ing. Sabine Begand (Mathys Orthopädie GmbH)
Zusammenfassung:
Thema dieser Arbeit war die Untersuchungen zum Verhalten der ZTA-Keramik unter dem
Einfluss unterschiedlichster korrosiver Medien. Sowohl Königswasser, Schwefelsäure als
auch Wasserdampfatmosphäre dienten als Korrosionsmedium. Die korrosive Wirkung wurde
durch die Bestimmung der Mikrohärte, der quantitativen Phasenzusammensetzung, der
biaxialen Biegefestigkeit und der Charakterisierung der Oberfläche hinsichtlich ihrer
Rauhigkeit beurteilt. Außerdem ist an Prüfkörpern die Änderung des Benetzungswinkels
ermittelt worden. An Hüftgelenkkugeln erfolgte die Messung der Berstlast, um den Einfluss
der Veränderungen im Gefüge und an der Oberfläche, auf die mechanische Festigkeit eines
Hüftgelenkkopfes beurteilen zu können. Das Ziel dieser Untersuchungen war es, den Zustand
der ZTA-Keramik nach den Behandlungen zu erfassen, auszuwerten und zu beurteilen, ob es
durch die Alterung zu Schädigungen der Keramik kam.
Jahresbericht 2006
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„Charakterisierung eines Stranggießpulvers“
Verfasser:
Betreuer:
Mathias Hötzel
Dipl.-Ing. Dr. mont. A. Kirschner (Montanuniversität Leoben)
Zusammenfassung:
Die Charakterisierung eines Stranggießpulvers erfolgte durch die Ermittlung des
Mineralphasenbestandes im Anlieferungszustand und an Proben nach thermischer
Behandlung im Temperaturbereich 400-1200°C. Ergebnisse der dabei im Labor hergestellten
Gießschlacken wurden einer aus dem Betrieb entnommenen Kokillenschlacke
gegenübergestellt.
„Herstellung neuartiger Piezobiegewandler“
Verfasser:
Betreuer:
Nora Kuhlmann
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris
Dr. Thorsten Steinkopff (Siemens Corporate Technology Center,
München)
Zusammenfassung:
Ziel der Arbeit war es, eine Serie von 200 Biegewandlern mit vorgegebenen geometrischen
Abmessungen und Leistungsmerkmalen herzustellen. Die Herstellung erfolgte mit Hilfe der
Folientechnologie aus bereits vorhandenen Grünkeramikfolien zweier verschiedener Massen
auf Bleizirkonat-Bleititanat-Basis.
„Charakterisierung von area counts auf endgereinigten Scheiben“
Verfasser:
Betreuer:
Kristin Heinritz
Dr. Ute Mareck, Dipl.-Ing. Anett Ramm (Siltronic AG)
Zusammenfassung:
Die Untersuchung der area counts mittels Auflichtmikroskop und der REM/EDX-Analyse hat
gezeigt, dass durch die Endreinigung der Siliciumscheiben abreinigbare Defekte entfernt
werden. Defekte im Kristall, wie zum Beispiel Stapelfehler oder Kratzer, die von
Handlingssystemen stammen, sind nicht abreinigbar. Anhand der Mikroskopie der ReworkScheiben ist zu sehen, dass diese Maßnahme meist nicht das gewünschte Ergebnis zur Folge
hat und somt die Ausbeuten aus dem Prozessschritt gering sind.
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- 37 -
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„Investigation of frother adsorption at the air/water interface“
Verfasser:
Betreuer:
Thekla Stein
Dr. D.J. Bradshaw (University of Cape Town, South Africa)
Dr. W. Stöckelhuber (Leibniz-Institut für Polymerforschung e.V.
Dresden)
Conclusions:
This work used surface tension measurements to obtain frother characteristics like equilibrium
surface tension and surface loading. These characteristics were linked to the measurement of
the adsorbed water shell around an air bubble. The determination of the amount of water
carried by a bubble should help to predict the water content of the flotation film.
„Untersuchungen zur Herstellung und Anwendung von β-Tonerden“
Verfasser:
Betreuer:
Sandra Fischer
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. U. Fischer
Prof. Dr. E. Schlegel
Zusammenfassung:
Mit Hilfe der Literatur und experimentell mit einem statistischen Versuchsplan wurden die
Bedingungen für die Bildung der Na-β-Tonerden ermittelt. Bei einer Temperatur von 1200 ˚C
erwiesen sich die erzeugten Tonerden als langzeitstabil.
„Herstellung, Charakterisierung und Vergleich von SiC-Filtern für den Einsatz in der
Wasserreinigungstechnik“
Verfasser:
Betreuer:
Verena Fischer
Prof. Dr. G. Kostakis, Dipl.-Ing. C. Wenzel (Technical University of
Crete, Chania)
Zusammenfassung:
Ziel dieser Arbeit war die Herstellung und Charakterisierung von Membranen zur
Trinkwasseraufbereitung auf SiC-Basis. Für die Herstellung der Membranen wurden zwei
verschiedene Verfahren getestet, zum einen die bildsame Formgebung und zum anderen die
Tauchbeschichtung der Polyurethanschäume.
Jahresbericht 2006
- 38 -
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„Untersuchung der Zusammenhänge zwischen mechanischen und thermischen
Eigenschaften einer fräsbaren Keramik für Gießformen und deren Bearbeitbarkeit im
gesinterten Zustand“
Verfasser:
Betreuer:
Martin Rentzsch
Prof. Dr.-Ing. habil. C.G. Aneziris / Dipl.-Ing. U. Popp
Michael Teichgräber (KI Meißen)
Detlev Gantner.(ACTech GmbH, Freiberg)
Zusammenfassung:
Das Ziel der Ingenieurpraktikumsarbeit bestand darin, einen Formstoff aus Keramik für den
Metallguss und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu entwickeln. Es wurde ein
hochtemperaturfester Werkstoff auf CaO·Al2O3-Basis mit einem keramischen Bindesystem
ausgewählt. Es wurden mechanische und thermische Eigenschaften der untersuchten
Keramik unter den Gesichtspunkten der Herstellung der Formen als auch der späteren
Verwendung der Formen beim Gießen charakterisiert.
„Herstellung und Charakterisierung von Mischkeramiken im System Al2O3-B4C“
Verfasser:
Betreuer:
Michael Brieseck
Dr. techn. Antje Liersch (TU Wien)
Zusammenfassung:
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Aluminiumoxid- und Borcarbidkeramiken bzw.
Aluminiumoxid/Borcarbid-Mischkeramiken hergestellt und auf dessen Gefüge, Verdichtung
und mechanische Eigenschaften untersucht. Die Probenherstellung erfolgte sowohl mittels
einer Heißpresse, als auch auf traditioneller Weise durch Trockenpressen und
anschließendes druckloses Sintern.
„Untersuchung des Mikrowelleneffektes am Dilatometer“
Verfasser:
Betreuer:
Alexander Lorenz
Prof. J. Binner (Loughborough University, UK)
Zusammenfassung:
Ziel dieser Arbeit war es, den Einfluss der mikrowellenunterstützten Ofenbeheizung auf den
Sinterprozess bei ZnO-Keramiken zu quantifizieren und physikalisch zu begründen.
Jahresbericht 2006
- 39 -
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„Optimierung einer Versuchsanlage zur Bestimmung des Heißstrahlverschleißes und
Untersuchung dieses Verschleißes an Feuerbetonen“
Verfasser:
Betreuer:
Christian Brüggmann
Prof. Dr.-Ing. habil. J. Pöschke (DIFK Bonn)
Zusammenfassung:
In Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass reproduzierbare Messungen des
Strahlverschleißvolumens bei Temperaturen bis 1200°C mit relativ einfachen Mitteln
realisierbar sind. Die erhaltenen Versuchsergebnisse geben wichtige Anhaltspunkte zur
Optimierung von Verschleißschutzprodukten für industrielle Anwendungen.
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„Abhängigkeit des Temperaturwechselverhaltens von der Korngröße am Beispiel von
Magnesiakohlenstofferzeugnissen“
Verfasser:
Betreuer:
Michael Hennig
Dipl.-Ing. M. Hampel
Zusammenfassung:
In der laufenden Untersuchung soll der Einfluss des Grobkorns auf das
Temperaturwechselverhalten von kohlenstoffhaltigen Werkstoffen herausgestellt werden. Der
spezielle Fokus liegt im Finden der Grenze in der Korngrößenverteilung, die den Übergang
vom Grobkorn zur kontinuierlichen, festigkeitsbildenden Matrix darstellt.
„Abhängigkeit des Temperaturwechselverhaltens vom Kohlenstoffgehalt am Beispiel von
Magnesiakohlenstofferzeugnissen“
Verfasser:
Betreuer:
Kathleen Kretschmer
Zusammenfassung:
Es sollte der Einfluss des Kohlenstoffgehaltes auf das Temperaturwechselverhalten von
feinkörnigen kohlenstoffhaltigen Werkstoffen herausgestellt werden. Bekanntermaßen liegt bei
Keramiken ein Sprödbruchverhalten vor. Ein Zusatz von Grafit verleiht dem Gefüge eine
gewisse Duktilität. Ziel war es, den Übergangsbereich vom spröden zum duktilen Gefüge
einzugrenzen.
„Einfluss von Nanopulvern auf das rheologische Verhalten von kohlenstoffhaltigen/
kohlenstoffgebundenen Gießmassen für Feuerfestanwendungen“
Verfasser:
Betreuer:
Patrick Gehre
Dipl.-Ing. S. Dudczig / Dipl.-Ing. U. Klippel
Zusammenfassung:
Durch Zusatz von Nanopulver lässt sich die Kornverteilung nach ANDREASSEN für
Gießmassen hinsichtlich der Fließfähigkeit und des Wasserbedarfs optimieren. Um den
Einfluss von Nanopulver auf das rheologische Verhalten einer Al2O3-C Gießmasse zu
untersuchen wurden folgende Nanopulver betrachtet: SiO2 (Degussa, Aerosil®Ox50), SiO2-C
(EMPA, 8 und 14 Gew.-% Kohlenstoff) und Carbon Black (Degussa, N-991). Sowohl das
untersuchte SiO2 und das SiO2-C (8 Gew.-%C) verbessern die Fließfähigkeit des Systems,
allerdings nur in engen Grenzen zwischen 1-3 Gew.-%. Am besten agierte das eingesetzte
Carbon Black, welches teilweise den bisherigen Kohlenstofflieferanten ersetzen kann.
Jahresbericht 2006
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„Vorstellung eines neuen Verfahrens zur Herstellung keramischer, sphärischer und
poröser Körper“
Verfasser:
Betreuer:
Dipl.-Ing. W. Schärfl
Zusammenfassung:
Gegenstand dieser Arbeit war der Aufbau eines geeigneten Laborversuchsstandes und
anschließende labormaßstäbliche Herstellung sphärischer, poröser Körper auf Basis von
Zirkonmullit. Die hergestellten sphärischen Körper wurden bei verschiedenen Temperaturen
gesintert und bezüglich ihrer Rohdichte untersucht.
„Herstellung von Keramikstäben über plastische Formgebung zur Anwendung beim
Flammspritzen“
Verfasser:
Betreuer:
Mathias Hötzel
Dipl.-Ing. A. Wołyniec / Dipl.-Ing. T. Kratschmer
Zusammenfassung:
Es wurden aus folgenden Pulvermischungen extrusionsfähige Massen entwickelt: Al2O3/TiO2,
Al2O3/TiO2/ZrO2 und Al(OH)3/TiO2. Als Bindemittel diente Cellulose und Mehl. Diese Massen
wurden mit dem Kolbenextruder zu Stäben geformt und an diesen die Schwindung bestimmt.
Erste erfolgreiche Spritzversuche zeigten, dass mit dieser Methode Stäbe für das
Flammspritzen herstellbar sind.
„Einfluss von TiO2 Nanopulverzusatz auf die Kalteigenschaften kohlenstoffgebundener
MgO-C Feuerfesterzeugnisse“
Verfasser:
Betreuer:
Volker Stein
Dipl.-Ing. U. Klippel
Zusammenfassung:
Die Zugabe von TiO2-Nanopulver verbessert die Packungsdichte der MgO-Körnung während
der Pressformgebung, was zu einer leichten Verringerung der Porosität führt. Bei
Verkokungstemperaturen über 1000°C kommt es zur Bildung von TiCN in der
Kohlenstoffbindematrix und damit zu einem Anstieg der Druckfestigkeit. Das Zusammenspiel
der üblich verwendeten Antioxidantien Aluminium und TiO2 führt bei Verkokungstemperaturen
über 1000°C zum bekannten Aluminiumkarbid, das sich jedoch entscheidend in seiner
Morphologie zu dem aus reinem Aluminium als Antioxidantie entstehenden Aluminiumkarbid
unterscheidet. Dadurch wird die sonst lediglich benetzte MgO-Körnung durch ein
Fasergeflecht aus Aluminiumkarbid mit der Kohlenstoffbindematrix innig verbunden. Dies
steigert die untersuchte Kaltbiegefestigkeit und gleichzeitig die Thermoschockbeständigkeit.
Jahresbericht 2006
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„High Temperature Cantilever Sensor based on Si3N4-MoSi2-composite: Development and
Characterization“
Author:
Supervisors:
Ina Ostermay
Dr. G. Blugan (EMPA Dübendorf, Schweiz)
Dipl.-Ing. (FH) J. Kübler (EMPA Dübendorf, Schweiz)
Conclusions:
Si3N4-MoSi2-composites were produced and characterized by several test methods regarding
mechanical (bending strength, Young´s Modulus, fracture toughness) and thermal (creep,
thermal expansion) properties. Furthermore, possibilities in joining the different ceramic layers
together and attaching the platinum wires for the low temperature electrical connections have
been investigated.
„Selektives Lasersintern von SiC“
Verfasser:
Betreuer:
Grit Tzschichholz
Dr. H.J. Richter (IKTS Dresden)
Zusammenfassung:
Ziel dieser Diplomarbeit war es, den Einsatz verschiedener SiC-Werkstoffsysteme für das
selektive Lasersintern mit Laserstrahlung im IR-Bereich zu untersuchen. Dabei wurden
optimale Prozessparameter wie Leistung, Geschwindigkeit, Hatchabstand und Schichtdicke
ermittelt. Die lasergesinterten Proben sollten mit einem Kohlenstoffträger infiltriert und
anschließend siliciert werden, um SiSiC herzustellen.
„Investigation of the microwave effect: Effect o pore size distribution during
densification“
Author:
Supervisors:
Karl Hoßbach
Prof. Dr. J. Binner (Loughborough University, United Kingdom)
Conclusions:
The aim of the diploma thesis was to investigate the pore size distribution during the
densification of zinc oxide (ZnO) under a range of heating conditions, specifically,
conventional and hybrid heating, the latter involving the combination of conventional and
microwave heating.
Jahresbericht 2006
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„Untersuchungen zur umweltfreundlichen Herstellung von Filterstrukturen auf
Zirkonmullit-Basis“
Verfasser:
Betreuer:
Svetlana Borzova
Dipl-Ing. J. Hubálková
Zusammenfassung:
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Untersuchungen zur Herstellung und Optimierung von
porösen, schaumlosen Filterkeramiken auf Zirkon-Mullit-Basis für die Metallschmelzefiltration
durchgeführt. Dabei wurde insbesondere auf den Einfluss der anorganischen (Bentonit) und
organischen (Cellulose) Plastifizierer auf das Strangpressen von plastischen Massen und auf
das Schwindungsverhalten, Porositäts- und Festigkeitsentwicklung sowie Deformationsverhalten in Abhängigkeit von der Brenntemperatur eingegangen.
„Einfluss der Gasdurchlässigkeit des Tauchausgussmaterials auf das Clogging beim
Vergießen von aluminiumberuhigtem Stahl“
Verfasser:
Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. habil. J. Pöschke (DIFK Bonn)
Zusammenfassung:
Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der Durchlässigkeit des offen porösen,
kohlenstoffhaltigen nichtbasischen Tauchausgussmaterials auf das Clogging beim Vergießen
aluminiumberuhigter Stahlschmelzen eingehender untersucht. Die Bildung von Al2O3Ansätzen wird tendenziell durch höhere Gehalte an SiO2, Na2O und K2O im
Tauchausgussmaterial
begünstigt.
Die
Umsetzung
erfolgte
mittels
einer
Induktionsschmelzanlage, wobei praxisähnliche Betriebszustände im Verteilerausgusssystem
labortechnisch simuliert wurden.
Jahresbericht 2006
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3.4
Promotionen
„Einfluss der mechanischen Einzelgranalieneigenschaften auf das Granulathaufwerk bei
Sprüh-Gefrier-Granulaten aus nanoskaligen Pulvern“
Verfasser:
Betreuer:
Dipl.-Ing. Aniko Nagy
Zusammenfassung:
In Rahmen dieser Doktorarbeit wurde das nanoskalige Titanoxid p25 als Modellpulver mit
Hilfe der Sprüh-Gefrier-Granulierung verarbeitet. Als Vergleichsgranulate dienten
konventionelle Sprühgranulate. Bei der Überführung des Nanopulvers in die Suspensionsform
wurden der Einfluss des Feststoffgehaltes zwischen 25 und 40% sowie der Einfluss der
organischen Additive auf die rheologischen Suspensionseigenschaften untersucht. Für die
Herstellung hochfeststoffhaltiger Suspensionen war der Einsatz von Dispergierhilfsmitteln
erforderlich. Die Kombination mit weiteren Additiven diente zur Einstellung der
Granulateigenschaften. Dabei spielten die Dispergierung des Nanopulvers und die
Stabilisierung der Suspensionen eine entscheidende Rolle. Für eine agglomeratfreie und
versprühbare Suspension waren der Einsatz einer Ultraschallsonotrode und eine intensive
Homogenisierung mit Rührorganen notwendig. Ferner konnte gezeigt werden, dass über das
Jet-Priller-Verfahren eine qualitative Maßstabübertragung der Sprühgefriergranulierung vom
Labor in eine Technikums- oder auch großtechnische Anwendung prinzipiell möglich ist.
„Sol-Gel Preparation and Characterization on Corundum Based Ceramic Oxidation
Protection Coatings“
Author:
Supervisors:
Dipl.-Ing. Martin Dreßler
Dr. rer. nat. Marianne Nofz (BAM, Berlin)
Conclusions:
Alumina layers were prepared via sol-gel processing using a modified Yoldas procedure to
obtain alumina sols. No change in rheological sol behaviour was observed for more than 1
year of aging under static conditions at room temperature. Depending on pH value, modified
Yoldas sols contain a manifold of Al species, among them Al13 polycations. Thermal evolution
of sol derived alumina powders depends on Al-speciation of parent sols. Depending on sol
composition, both gamma-Al2O3 und eta-Al2O3 occur as intermediate transition aluminas.
Phase composition and gas phase velocity influence oxygen permeability of thin layers
prepared with modified Yoldas sols.
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3.4.2.1 Laufende Promotionen unter Betreuung von Prof. Aneziris
Dipl.-Ing. Thomas Schemmel
Untersuchung von werkstofftechnischen und verfahrenstechnischen
Wirkungsmechanismen zur Optimierung der Hochtemperaturbenetzbarkeit,
Korrosionsbeständigkeit und Flexibilität von MgO-C Feuerfesterzeugnissen
(im Rahmen eines Stipendiums der Alexander-Tutsek-Stiftung)
Dipl.-Ing. Felix Homola
Stromunterstützte Hochtemperaturbenetzbarkeit von Feuerfesterzeugnissen in Kontakt
mit Metall/Schlacke-Systemen
Dipl.-Ing. Bianka Wiener
Unterstützte Filtriereigenschaften von feuerfesten Filterbauteilen in der Metallund/oder Schlackenschmelzfiltration unter Stromzuführung
(im Rahmen eines Stipendiums der Stiftung Industrieforschung)
Dipl.-Ing. Wolfgang Schärfl
Konzipierung und Verifizierung von keramischen Filterkomponenten für
Dieselrußpartikelfilter
Dipl.-Ing. Undine Fischer
Werkstoff- und Verfahrensentwicklung für die Einmal-Schnellbrandtechnologie
Dipl.-Ing. Michael Hampel
Feuerfeste MgO-C-Erzeugnisse
Dipl.-Ing. Uwe Klippel
Wechselwirkungen zwischen anorganischen Nanopartikeln
gebundenen Magnesia-Carbon Feuerfesterzeugnissen
Jahresbericht 2006
- 46 -
und
kohlenstoff-
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M.Sc.-Ing. Vasileios Roungos
Kohlenstoffgebundene Erzeugnisse für Feuerfestanwendungen
(im Rahmen eines Stipendiums des Vereins MORE-Freiberg e.V.)
Dipl.-Ing. Anna Wołyniec
Mikrowellenunterstützte Fertigung von keramischen schaumlosen Filtern für die
Metallschmelzefiltration (im Rahmen eines DAAD-Stipendiums)
Dipl.-Ing. Daniela Wittig
Verbundwerkstoffsysteme auf der Basis MMC
Dipl.-Ing. Uwe Lienig
Der Einfluss des äußeren Gemischbildungssystems auf den Teillastbetrieb und auf
Materialverschleiß eines mit Wasserstoff betriebenen Verbrennungsmotors
Dipl.-Chem. Marion Gemeinert
Spezielle glaskeramische Komposite zur Verwendung in der LTCC-Multilayer-Technik
Dipl.-Ing. Manfred Fries
Produktgestaltung keramischer Granulate für Applikationen der Hochleistungskeramik
Dipl.-Min. Daniel Cölle
Leichtbauweise im Feuerfestbau
Dipl.-Ing. Claudia Wenzel
Elektrisch unterstützte biologische Keramikfilter
Dipl.-Ing. (FH) Nadja Schlechtriemen
Mikrostrukturierung durch Replikationstechniken reaktionsgebundener
schwindungsfreier sinternder Keramik für die Anwendung als festsitzender Zahnersatz
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3.4.2.2 Laufende Promotionen unter Betreuung von Prof. Schlegel
Dipl.-Ing. (FH) Hans-Jürgen Schneider
Stoff- und Wärmeübergang im Autoklaven bei dampfgehärteten Baustoffen
Rheologie von CSH-Suspensionen
Formgebung von CSH-Massen
Dipl.-Ing. Jan Sachl
Herstellung und Beurteilung von Schaumbeton
Dipl.-Ing. Jana Hubálková
Zum Zusammenhang zwischen der Gefügeordnung und mechanischen Eigenschaften
von Feuerbetonen
Dipl.-Ing. Torsten Dietz
Porenbildung im Porenbeton
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3.5
Habilitationen
3.5.1 Laufende Habilitationen
Dr.-Ing. Dmitry Borzov
Einsatz von neuartigen umweltfreundlichen Bindemitteln für kohlenstoffhaltige
Feuerfesterzeugnisse
Dr.-Ing. Helge Jansen
Konzipierung und Verifizierung von kohlenstoffgebundenen MgO-Erzeugnissen für den
industriellen Einsatzbereich der Konvertertechnologie
Dr.-Ing. Ewald Pfaff
Mischleiter auf Perowskitbasis
Jahresbericht 2006
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3.6
- Vorstandsmitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG)
- Gründungsmitglied und Vorstandsvorsitzender des Vereins MORE-Freiberg e.V.
- Mitglied des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute e.V. (VDEh), Fachausschuss
„Feuerfeste Baustoffe“
- Mitglied der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM)
- Mitglied des Redaktionsausschusses in Ceramic Forum International (cfi)
- Mitglied des Editorial Board in Interceram und Refractories Manual
- Mitglied des Forschungsbeirates der AiF
- Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg
Prof. Dr.-Ing. h.c. E. Schlegel
- Vizepräsident der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig
- Ordentliches Mitglied der Technikwissenschaftlichen Klasse der Sächsischen
Akademie der Wissenschaften zu Leipzig
- Mitglied des Konvents für Technikwissenschaften akatech Berlin
- Mitglied des Kuratoriums des Dresdener Gesprächskreises für Wissenschaft und
Wirtschaft
- Mitglied des Herausgeber-Board der Zeitschrift Ceramics/Silikáty Praha
Dr.rer.nat. B. Ullrich
- Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG), Leiter des Fachausschusses
„Geschichte der keramischen Technik“
Dr.-Ing. habil. J. Ulbricht
- Mitglied des Kollegiums der Techniker, Ingenieure und Wirtschaftler Deutschlands
- Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG)
- Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.
- Gründungs- und Vorstandsmitglied des Vereins „@ktivEnergiehaus-Institut e.V.“
Dr.-Ing. D. Melzer
- Gründungsmitglied und Schatzmeister des Vereins MORE-Freiberg e.V.
- Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft (DKG), Leiter des Fachausschusses
„Werkstoffprüfung“
- Mitglied des Vereins Deutscher Eisenhüttenleute e.V. (VDEh), Fachausschuss
„Feuerfeste Baustoffe“
Jahresbericht 2006
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Dipl.-Ing. U. Popp
- Mitglied des Konzils der TU Bergakademie Freiberg (für Fakultät 5)
- Mitglied der Deutschen Keramischen Gesellschaft
3.7
Kolloquium Vision Keramik 2006+ – Dresden – 13.01.2006
- Prof. Dr. C.G. Aneziris, W. Schärfl, U. Klippel, J. Hubálková
BIOTIP Arbeitsgruppentreffen – Bremen - 17.02.2006
- U. Klippel
Eirich-Symposium „Mischen – Steuern – Protokollieren“, Eirich, Hardheim – 03.-04.03.2006
- W. Schärfl, V. Roungos, A. Wolyniec, U. Pälchen
Seminar „Feuerfeste Werkstoffe in Theorie und Praxis“ – DIFK Bonn – 22.-25.03.2006
- M. Hampel
DKG-Jahrestagung – Stuttgart – 03.-04.04.2006
- Prof. Dr. C.G. Aneziris, M. Hampel, U. Klippel
Mitgliederversammlung MORE-Freiberg e.V. – Freiberg– 05.05.2006
- Prof. Dr. C.G. Aneziris, Dr. D. Melzer, Dr. J. Ulbricht, J. Hubálková
Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker verbunden mit dem XXXIV. Absolvententreffen – Freiberg – 05.-06.05.2006
- Prof. Dr. C.G. Aneziris, Dr. D. Melzer, Dr. J. Ulbricht, W. Schärfl, U. Klippel, U. Fischer,
M. Hampel, F. Homola, T. Kratschmer, J. Hubálková
BIOTIP Arbeitsgruppentreffen – Iasi (Rumänien) - 08.06.2006
- Prof. Dr. C.G. Aneziris, T. Kratschmer
57. Berg- und Hüttenmännischer Tag – Freiberg – 21.-23.06.2006
- Prof. Dr. C.G. Aneziris, W. Schärfl
5th European Oxygen Steelmaking Conference – Aachen – 26.-28.06.2006
- Prof. Dr. C.G. Aneziris, U. Klippel
Workshop „Nanomaterialien: Kleinste Teilchen – großer Nutzen“ – Bayreuth – 19.07.2006
- U. Klippel
Jahresbericht 2006
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Junior EUROMAT ´06 – Lausanne, Schweiz – 04.-08.09.2006
- U. Klippel, W. Schärfl, T. Kratschmer, S. Dudczig, F. Homola, M. Hampel
VDMA-Herbsttagung - Würzburg – 21.-22.09.2006
- Prof. Dr. C.G. Aneziris, W. Schärfl
DKG- Fachausschuss „Geschichte der keramischen Technik“ - Meißen - 27.-28.09.2006
- Dr. B. Ullrich
BIOTIP Arbeitsgruppentreffen – Glasgow (Schottland) - 02.10.2006
- T. Kratschmer, U. Klippel
FIRE-Meeting – Leoben – 29.-30.10.2006
- Prof. Dr. C.G. Aneziris; S. Dudczig; M. Hampel
49. Internationales Feuerfest-Kolloquium – Aachen – 07.-08.11.2006
- Prof. Dr. C.G. Aneziris, M. Hampel, U. Klippel, S. Dudczig, V. Roungos, F. Homola,
Dr. Ulbricht, Dr. Melzer, B. Wiener
DKG-Fortbildungsseminar „Grundlagen der Glasur- und Engobeentwicklung in der
Silikatkeramik“ Teil I – Höhr-Grenzhausen – 9.-11.11.2006
- U. Popp
4. FAD-Konferenz „Herausforderung – Abgasnachbehandlung für Dieselmotoren“ Dresden, 08.-9.11.2006
- W. Schärfl
DKG-Symposium „Keramik aus Nanopulvern: Verfahrenstechnik und Anwendungen“ –
Erlangen – 28.-29.11.2006
- Prof. Dr. C.G. Aneziris, U. Klippel
DGM-Fortbildungsseminar „Schicht- und Oberflächenanalytik“ – Kaiserslautern – 04.06.12.2006
- U. Popp
Tagung Nanotechnologie im Haus des VDI - Düsseldorf - 05.12.2006
- Dr. D. Melzer
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3.8
Teilnahme an Messen
Ceramitec 2006 – München – 16.-19.05.2006
Standbetreuung: W. Schärfl, F. Homola, K. Häußler, Dr. D. Melzer, Dr. J. Ulbricht, Dr. H. Seifert
Wissenschaftler des Institutes für Keramik, Glas- und Baustofftechnik der TU Bergakademie
Freiberg präsentierten auf der 10. Internationalen Fachmesse für Keramik und
Pulvermetallurgie CERAMITEC 2006 vom 16.-19. Mai in München Ergebnisse aktueller
Forschungsarbeiten. Auf besonderes Interesse der Besucher trafen die in der Arbeitsgruppe
von Prof. Dr. Christos Aneziris entwickelten Filterkeramiken.
Wie bereits bei den vorangegangenen Messen erwies sich der Messestand wieder als
Anlaufpunkt für Projektpartner und Alumni des Institutes. Aber auch zahlreiche neue
interessante Kontakte zu Firmen im In- und Ausland konnten geknüpft werden. Für Studenten
der Studiengänge Keramik-, Glas- und Baustofftechnik, Mineralogie, Wirtschaftsingenieurwesen
und Werkstoffwissenschaften organisierte das Institut mit finanzieller Unterstützung durch den
Verein MORE Freiberg e.V. eine Exkursion zum Besuch der Fachmesse.
3.9
Sonstiges
Ernennung zum Honorarprofessor an der Wuhan University of Science and Technology,
China
- Prof. C.G. Aneziris
Seminar an der TU Clausthal – Vorstellung des Institutes für Keramik, Glas- und
Baustofftechnik, 03.02.2006
- W. Schärfl, J. Hubálková, F. Homola, M. Hampel, A. Wolyniec, A. Pochopień
Dozentenmobilität im Rahmen des SOKRATES-Programms – Dokuz Eylül Universität Izmir,
Türkei – 04.-11.03.2006
- F. Homola, T. Schemmel
Dozentenmobilität im Rahmen des SOKRATES-Programms – National Technical University
of Athens – 01.-04.08.2006
- Prof. C.G. Aneziris, J. Hubálková
Arbeitsaufenthalt an der Technischen Universität Tampere/Finnland zum
Studentenaustausch SOKRATES/ERASMUS – Mai 2006
- U. Popp
1. Platz Hans-Walter-Hennicke Preis (Vortragswettbewerb) - DKG-Jahrestagung, Stuttgart,
03.–04.04.2006
- Daniela Böttge und Uwe Klippel
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Leisler-Kiep-Reisestipendium für einen Forschungsaufenthalt an der University of MissouriRolla
- Uwe Klippel
Agricolamedaille der TU Bergakademie Freiberg für herausragende Studienleistungen
- Uwe Klippel
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Festkolloquium anlässlich des 70. Geburtstages von Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schulle
28. April 2006
Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik, TU Bergakademie Freiberg
Mit einem wissenschaftlichen Kolloquium ehrte die TU Bergakademie Freiberg am 28. April
2006 Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Schulle, der bis zu seiner Emeritierung im Jahre 2001 langjähriger
Direktor des Institutes für Silikattechnik war. Er begann 1955 das Studium in der Fachrichtung
Silikathüttenkunde an der Bergakademie Freiberg, konnte dieses 1960 mit dem Diplom
abschließen und promovierte 1963 bei Prof. Dr. phil. Th. Haase. Danach war er in leitenden
Stellungen in verschiedenen Betrieben und Instituten der Feuerfestindustrie sowie im
Ministerium für die Glas- und Keramikindustrie der DDR tätig. 1979 wurde Schulle zum o.
Professor für Keramik an die Bergakademie berufen. Er hat sein Lehr- und Forschungsgebiet
an der Hochschule stets in enger Kooperation mit der Industrie betrieben und dieses sehr
erfolgreich besonders in verfahrenstechnisch – technologischer Hinsicht ausgeprägt. Prof.
Schulle war in den Jahren 1984 bis 2001 als Institutsdirektor, sowie als Sektionsdirektor und
Dekan bzw. Prodekan der Fakultät Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik tätig. Auf
seinem Fachgebiet hat Prof. Schulle das Institut für Silikattechnik besonders in der Zeit der
Wende und danach sehr rasch und gezielt in die neuen gesamtdeutschen Strukturen eingeführt.
Intensive persönliche und fachliche Kontakte zu den Schwesterinstituten in Clausthal, Aachen
und weiteren Instituten sowie zur Deutschen Keramischen Gesellschaft brachten neue Impulse,
die wesentlich zur Stärkung der Stellung des Institutes beitrugen.
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Festkolloquium anlässlich des 70. Geburtstages von Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. habil. Ernst
Schlegel
01. Dezember 2006
Senatssaal der TU Bergakademie Freiberg
Prof. Schlegel war von 1997 bis 2000 Rektor der Freiberger Universität und hat wesentlichen
Anteil daran, dass die Alma Mater fribergensis fest eingebunden ist in die Hochschullandschaft
des Freistaates. Seit 2005 nimmt der Ehrensenator der TU Bergakademie die Funktion des
Vize-Präsidenten der Sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig wahr. Rund 40
Jahre hält Professor Schlegel, der in Freiberg studierte und promovierte, Vorlesungen. Er
betreute über 100 Diplomanden und nahm mehr als 1000 Diplomprüfungen ab. Mit den
studentischen Forschungsgruppen „Kalk für Silikatbeton“ und „Gasbeton für
Hochtemperaturwärmedämmung“ führte er den Nachwuchs an eine praxisorientierte
Wissenschaft heran. Seine hohe fachliche Kompetenz zeigt sich unter anderem als Mitinhaber
von 22 Patenten sowie als Mitautor von 29 Büchern und weiteren Veröffentlichungen. 1993
weilte er als Gastprofessor in Griechenland an der TU Kreta, 1999 erhielt Prof. Schlegel die
Ehrendoktorwürde der Universität Miskolc. Seit 2002 betreut er als Professor im Ruhestand
Graduiertenarbeiten und pflegt noch immer intensive nationale und internationale
Wissenschafts- und Industriekooperationen.
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Jahresbericht 2006
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Antioxidantien – Bindeglied zwischen Kohlenstoffmatrix und Magnesia Körnung
Kohlenstoffhaltige Feuerfesterzeugnisse sind das dominierende Auskleidungsmaterial für
moderne Aggregate in der Stahlerzeugungsindustrie. Die Zusammenführung der Eigenschaften
aus Kohlenstoffmatrix und keramischer Körnung verleiht diesem Verbundwerkstoff
herausragende chemische und thermomechanische Eigenschaften. Jedoch wird die keramische
Körnung lediglich von der Kohlenstoffmatrix benetzt. Um die Kohlenstoffkomponente besser vor
Oxidation zu schützen, werden dem Verbundwerkstoff zumeist noch Metallpulver wie Aluminium
oder Silizium zugegeben. Diese reagieren im Einsatz mit der Kohlenstoffmatrix und bilden
Karbide, welche zum einen die Matrix versteifen und zum anderen durch Volumenzunahme die
Porosität des Verbundwerkstoffs erniedrigen. Dadurch wird die Festigkeit erhöht und die
Oxidation gehemmt. Über den VLS (vapour-liquid-solid) Prozess ist es möglich während der
Karbidentstehung eine Kristallisation in Faserform zu begünstigen. Diese Karbidfasern
umschließen Idealerweise die keramische Körnung in der Kohlenstoffmatrix und bilden somit
das Bindeglied zwischen Matrix und Körnung. In Abb. 1 ist der Sachverhalt anhand von Al4C3
Körnern die von Al4C3 Fasern umwoben sind dargestellt. Durch Zugabe von nanoskaligen,
keramischen Pulvern kann die Morphologie der Karbidfasern zusätzlich verändert werden, siehe
Abb. 2. Dadurch ist es möglich, dass die Karbidfasern ein Geflecht bilden, welches in sich selbst
verhakt ist. Somit kann eine zusätzliche Verbesserung der Festigkeit erreicht werden. Da die
Karbidfasern dennoch eine gewisse „Flexibilität“ aufweisen, verleihen sie dem Verbundwerkstoff
eine herausragende Thermoschockbeständigkeit. An dem grundlegenden Verständnis der
Wechselwirkungsmechanismen zwischen keramischen Nanopulver, Metallpulver und
Kohlenstoffmatrix wird weiterhin geforscht.
Abb. 1: Karbidfasern und Karbidpartikel
Abb. 2: Veränderte Form der Karbidfasern
Das Projekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert.
Ansprechpartner:
Prof. Dr. C.G. Aneziris
Dipl.-Ing. U. Klippel
Jahresbericht 2006
Tel.: +49 3731 392505
Tel.: +49 3731 392008
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Metallpulverspritzguß mit Titaniumpulver für medizinische Anwendungen
Das BIOTIP-Projekt hat die Entwicklung von Implantaten aus hochreinen Titaniumpulver mittels
Metallpulverspritzguss zum Ziel. Die Aufgabe des IKGB in diesem Projekt liegt in der
Beurteilung kommerzieller und neu zu entwickelnder Binder. Die Hauptanforderung liegt in der
Minimierung von interstitiellen Verunreinigungen an Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff
kleiner 2000, 1000 bzw. 500 ppm. Es werden verschiedene Entbinderungsstrategien wie
thermisches und biologisches Entbindern, Behandlung mit organischen Lösungsmitteln und
Mikrowellen und kombinierte Strategien verfolgt. Die handelsüblichen Bindersysteme konnten
die Anforderungen bezüglich Verunreinigungen oder Verarbeitbarkeit nicht erfüllen. Biologische
Entbinderungsversuche zeigten, dass nur der wasserlösliche Teil des Binders sehr langsam
abgebaut wurde und im Vergleich zu einfachem Wässern kein Vorteil entstand. Ein
handelsüblicher paraffinbasierter Binder wurde durch den Zusatz von Ethylenvinylazetat (EVA)
modifiziert. EVA zersetzt sich kurz unterhalb von 500°C (Abb. 1) und ermöglicht so den
Zusammenhalt des Grünkörpers bis Kohäsion des Pulvers auftritt. Der Zusatz von EVA führt zu
einer angepassten Viskosität des Bindersystems. Das EVA zersetzt sich unter Schutzgas ohne
größere Mengen an Kohlenstoff zu hinterlassen. Der Paraffinanteil muss mittels
Lösungsmittelextraktion bei Raumtemperatur entfernt werden um eine offene Porosität zu
erzeugen. Diese ermöglicht ein schnelles Zersetzen des EVA-Gerüstes, welches zu
Reduzierung des Sauerstoffgehaltes unerlässlich ist. Das verwendete Argon besitzt einen
Restsauerstoffgehalt zwischen 1 und 5 ppm. Selbst dieser geringe Anteil wird von der Probe
aufgenommen und es existiert ein direkter Zusammenhang zwischen Entbinderungszeit und
Anstieg des Sauerstoffgehaltes. Mit der optimalen Entbinderungsroute konnte der Anstieg der
Verunreinigungen Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff auf 200, 150 bzw. 100 ppm reduziert
werden. Der Effekt von Mikrowellen auf gespritzte Proben war sehr stark von der Geometrie
dieser Abhängig. Zur mikrowellenunterstützen Entbinderung ist eine Anordnung kleiner Proben
in einem Suszeptorsystem, z.B. SiC-Pulver, notwendig. Experimente in einem kombinierten
Mikrowellenofen unter Schutzgasbedingungen sind geplant. Eine weitere Aufgabe besteht in
der Adaptierung des Kernschießens (Abb. 2) zur Herstellung kleinformatiger Titaniumimplantate
mit funktioneller Porosität. Die Herausforderung hierbei besteht im Ersatz bisher verwendeter
Kunstharzbinder welche eine zu hohe Verunreinigung mit Kohlenstoff verursachen.
Abb. 1:
TG-Kurve
von EVA
unter N2
Abb. 2:
Mikrostruktur
von kerngeschossener
Probe
mit 3 Gew.- %
Binder
Das Projekt wird von der Europäischen Union gefördert.
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. T. Kratschmer
Jahresbericht 2006
Tel.: +49 3731 392505
Tel.: +49 3731 393080
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Entwicklung einer kohlenstoffgebundenen Gießmasse
In der vorliegenden Arbeit wurde eine kohlenstoffhaltige/kohlenstoffgebundene Gießmasse auf
der Basis von Tabulartonerde mit einem kombinierten Bindersystem aus
Tonerdezementbindung und Kohlenstoffbindung entwickelt. Das Kornband der oxidischen
Komponente wurde dahin gehend optimiert, dass eine Korngrößenverteilung mit einem
Körnungsfaktor q (Andreasen) von 0,30 erreicht wurde. Als Alternative zu Graphit wurde ein
modifiziertes graphitierbares Steinkohlenteerpech verwendet, welches in Verbindung mit
geeigneten Netzmitteln ein sehr gutes rheologisches Verhalten im Vergleich zum Graphit zeigte.
Als weitere Kohlenstoffquelle wurde in geringen Mengen Thermalruß zugesetzt um das
Fließverhalten der Masse zu verbessern, da dieser aufgrund seiner Teilchengröße das
Kornband im nm-Bereich auffüllt. Der Einsatz von Tonerdezement ermöglichte das Erreichen
einer ausreichenden Früh- bzw. Grünfestigkeit. Nach dem Pyrolysebrand der Proben in
reduzierender Atmosphäre wurde durch Verkokung in der Flüssig- bzw. Gasphase des
zugesetzten modifizierten Peches eine durchgehende Kohlenstoffmatrix mit graphitähnlicher
Struktur erhalten. Durch die gleichzeitig stattfindende Zersetzung der Hydratationsprodukte des
Tonerdezementes während des Brandes konnte zusätzlich eine keramische Bindung ab ca.
1000°C erzeugt werden. Als Materialkennwerte wurden nach dem Brand bei 1000°C
Biegefestigkeiten von 5-6 MPa, und offene Porositäten von 20% erreicht. Der
Gesamtkohlenstoffgehalt des entwickelten Versatzes betrug nach dem Pyrolysebrand ca. 10
Gew.-%. Durch Kombination der eingesetzten Bindemittel bzw. Bindungsarten konnte eine gute
Verarbeitbarkeit in Hinblick auf Formgebungstechnologie und Materialeigenschaften erreicht
werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass mit der entwickelten Gießmasse alle
geforderten Eigenschaften wie Verarbeitungsverhalten und Materialkennwerte weitestgehend
erfüllt werden konnten.
Abb. 1: Gießstrahlschutzrohr ausgekleidet mit Abb. 2: Längsschnitt durch verkoktes
entwickelter Gießmasse (getrocknet)
Gießstrahlschutzrohr (verkokt bei 950°C)
Das Projekt wurde von der Fa. Foseco Steel GmbH gefördert.
Ansprechpartner:
Dipl.-Ing. S. Dudczig
Jahresbericht 2006
Tel.: +49 3731 392505
Tel.: +49 3731 393861
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3
Die Technologieorientierung der Arbeitsgruppe Glas stand als strategische Ausrichtung auch im
Jahr 2006 im Vordergrund der Aktivitäten. Eine gewisse Priorität besaß die Frage der
Oberflächenveredelung von Glas, wobei sich der Schwerpunkt auf Projekte verschoben hat, die
der Vorbereitung der industriellen Einführung dienten. Zu nennen sind insbesondere
Röhrenglas, Floatglas, Faserglas und Behälterglas. In diesem Zusammenhang zu sehen sind
die Aktivitäten in der Frage von neuen Formgebungsmaterialien auf Aluminiumbasis, die neben
der chemischen Veränderung der Glasoberflächen auch eine wesentliche Optimierung der
Wärmetransportprozesse erlauben mit dem Potential erheblicher Produktivitätssteigerungen.
Dies konnte in industriellen Versuchen gezeigt werden. Die Felder der Optimierung der
Schmelzprozesse stellten weiterhin einen wichtigen Eckstein unserer Bemühungen dar, wobei
neben dem Ultraschallprojekt auch die Schaumfragen und der Einsatz des WasserstoffSauerstoffbubbling zu nennen sind. Im Emailbereich wurde ein neues AiF-Projekt begonnen,
das sich ebenfalls mit Eigenschaftsoptimierungen beschäftigt und schon in der Anfangsphase
auf große industrielle Resonanz gestoßen ist. Dessen ungeachtet wurden sehr unterschiedliche
industrielle Fragestellungen bearbeitet, die manchmal auch Problemlösungen in den
Produktionsprozessen beinhalteten.
In der Glasindustrie ist ein wirtschaftlicher Veränderungsprozess deutlicher geworden:
Forschung und Entwicklungsaufgaben werden im steigenden Maße nicht mehr von der Industrie
selbst sondern von der mittelständisch geprägten Zuliefer- oder veredelnden Industrie getragen.
Diesem Trend folgend haben wir und werden wir in der Zukunft noch verstärkt die
Kooperationen mit diesen Partnern ausbauen.
Die Vorbereitung einiger Großprojekte (Glasing, Einstufiger Formgebungsprozess,
Oberflächentechnologiezentrum Glas) sind im durchgeführten Forschungsfreisemester
erfolgreich vorangetrieben worden und haben erhebliche Kapazitäten gebunden.
Prof. H. Hessenkemper
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4.1
Publikationen
Hessenkemper, H.: New developments in the glass forming process. Glass 83 (2006) 4, S. 21.
Hessenkemper, H.: Options for a pull rate increase and the impacts to economy and ecology.
Proceedings of the XXI A.T.I.V. Conference, Parma, 21.-22.09.2006, S. 32.
Hessenkemper, H.: A one step forming process: A vision with a realistic chance? Proceedings
of VII. International Conference, Liberec, Juni 2006, S. 13.
Hessenkemper, H.: Energy Savings in the Glass Industry: A Different Approach and New
Solutions. Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker verbunden mit dem XXXIV.
Absolvententreffen, Freiberg, 05.-06.05.2006.
Hönig, S.: Verbesserung der Eigenschaften von Glas- und Emailoberflächen. Arbeitstagung der
Freiberger Silikattechniker verbunden mit dem XXXIV. Absolvententreffen, Freiberg, 05.06.05.2006.
Berg, S.: Mikrostrukturieren von Glas u. a. Spezialtechnologien. Arbeitstagung der Freiberger
Silikattechniker verbunden mit dem XXXIV. Absolvententreffen, Freiberg, 05.-06.05.2006.
Hessenkemper, H.: Thermisches Härten von dünnen Gläsern. DGG-Tagung, Dresden, 12.14.06.2006.
Hessenkemper, H.: Möglichkeiten der Schmelzleistungssteigerung von Wannen. DGG-Tagung,
Dresden, 12.- 14.06.2006.
Nadolny, A.: Oberflächenmodifikation von Röhrenglas. DGG-Tagung, Dresden, 12.- 14.06.2006.
Hengst, R.: Oberflächenveredelung von Gläsern. DGG-Tagung, Dresden, 12.- 14.06.2006.
Löbig, R.: Die Grenzschicht zwischen Glas und Metall im Formgebungszyklus. DGG-Tagung,
Dresden, 12.- 14.06.2006.
Hönig, S.: Photovoltaik. DGG-Tagung, Dresden, 12.- 14.06.2006.
Berg, S.: Untersuchungen zum Schalleinsatz im Glasschmelzprozess. DGG-Tagung, Dresden,
12.- 14.06.2006.
Al Hamdan, K.: Formgebungsmaterial aus Aluminium. DGG-Tagung, Dresden, 12.- 14.06.2006.
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4.2
Forschungsprojekte
Prozessoptimierung in der Röhrenglasverarbeitung
Projektleiter
Laufzeit
Partner
Fördermittel
Prof. Dr.-Ing. H. Hessenkemper
06/2003 bis 05/2006
Bünder Glas AG
195.000 €
Motivation
Dieses Projekt dient der Produktivitätssteigerung bei der Röhrenglasweiterverarbeitung.
Zunächst einmal wird versucht, die Formgebung des Röhrenglases zu höheren Temperaturniveaus voranzutreiben, um zu einer höheren mechanischen Festigkeit zu gelangen, und zum
anderen weitere Formgebungsprobleme auszuschalten. Darüber hinaus werden andere
Formgebungsmaterialien getestet, Prozessabläufe stabilisiert und eine Produktivitätserhöhung
angestrebt.
Die Prozessoptimierungen konnten sehr erfolgreich abgeschlossen werden und haben
Eingang in die Dissertation von Herrn Dastis gefunden.
Oberflächenmodifikation von Röhrenglas, Teilprojekt: Prozess der
Röhrenglasherstellung und Herstellung von hydrolytisch beständigem UVCdurchlässigem Röhrenglas auf Phosphatglasbasis
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. A. Nadolny
01/2005 – 06/2006
NARVA Lichtquellen GmbH & Co. KG
IP Instandhaltung u. Anlagentechnik GmbH
164.600 EUR
Motivation
Es soll ein preiswerter Online-Prozess entwickelt werden, mit dem die Lebensdauer und
Qualität von Leuchtstofflampen drastisch erhöht werden und mit Kalk-Natron-SilikatRöhrenglas durch eine verbesserte hydrolytische Beständigkeit auf den Markt der
Pharmaziegläser vorgedrungen werden kann. Die hydrolytische Beständigkeit von
Phosphatgläsern soll mit dieser Technologie so weit erhöht werden, dass sie für UVC-Strahler
zur Trinkwasserentkeimung eingesetzt werden kann.
Jahresbericht 2006
- 64 -
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Eine Übertragung der AlCl3-Behandlungstechnologie in den industriellen Prozess der
Röhrenglasherstellung bei der NARVA konnte im Rahmen des Projektes realisiert werden. Bei
der Innenbehandlung des Glasstranges konnte eine drastische Verbesserung der
hydrolytischen Beständigkeit, die eine Zielgröße für den angestrebten Einsatz des Glases in der
Pharmazieindustrie darstellt, erreicht werden. Bei der Außenbehandlung im online-Prozess
konnte ebenfalls eine Verbesserung der hydrolytischen Beständigkeit erreicht werden, jedoch
aufgrund sehr kurzer Kontaktzeiten in wesentlich geringerem Umfang als bei der
Innenbehandlung. Hierfür wurden mit einer Behandlung mit AlCl3-Dampf bzw. AlCl3-MethanolGemisch zwei verschiedene Technologien erfolgreich erprobt. Zudem erfolgte die Entwicklung
und Erprobung einer online-Sensorik, die die zerstörungsfreie und lückenlose Überwachung der
AlCl3-Behandlung erlaubt und nach einigen Modifikationen auch auf andere Bereiche der
Glasindustrie übertragbar ist.
Die Untersuchungen zur Oberflächenmodifikation der Phosphatgläser zeigten, dass auch bei
diesen durch eine Nachbehandlung eine Verbesserung der hydrolytischen Beständigkeit
erreicht werden kann, wenn auch in geringerem Umfang als bei den Kalk-Natron-Silikatgläsern.
Surface Improvement of Float Glass Project
Laufzeit:
Partner:
Fördermittel:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. R. Hengst
04/2004 – 03/2006
Guardian Industries Corporation
54.000 EUR
Motivation
Veredelung von Floatglasoberflächen
Die erwarteten Optimierungen von Floatglasoberflächen konnten realisiert werden.
Jahresbericht 2006
- 65 -
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Surface improvement of container glass using AlCl3
Laufzeit:
Partner:
Mittel:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr. K. Al Hamdan /
Dipl.-Ing. R. Hengst
07/06 – 02/07
Altajir Glass Dubai
12.000 EUR
Motivation
Verbesserung der hydrolytischen Beständigkeit und Festigkeit von Behälterglas durch die
Behandlung der Gläser mit AlCl3.
Glass surface treatment of perfumery containers
Laufzeit:
Partner:
Mittel:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. R. Hengst
07/06 - 04/07
Bormioli Luigi Italien
30.000 EUR
Motivation
Verbesserte Produkteigenschaften und damit Marktvorteile.
Veredelung von Emails durch chemische Oberflächenmodifikation
Laufzeit:
Partner
Mittel:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. S. Hönig /
Dipl.-Ing. H. Landfermann-Hessenkemper
09/05 – 08/07
AiF
195.550 EUR
Motivation
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine am eigenen Lehrstuhl entwickelte Methode
(Behandlung der Oberfläche mit Aluminiumchlorid) zur Oberflächenveredlung von Gläsern auf
Email anzuwenden und damit die chemische Beständigkeit von Emails sowie Härte und
Abriebfestigkeit zu verbessern. Gleichzeitig sollen Prozessparameter ermittelt werden, die als
Richtwerte für einen späteren Produktionsprozess dienen können. Außerdem sollen aus
Grundlagenuntersuchungen der ablaufenden Vorgänge Erkenntnisse zum Verständnis des
Prozesses gewonnen werden.
Jahresbericht 2006
- 66 -
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Untersuchung der Wechselwirkungen der bei der Glasformgebung eingesetzten
Schmiermittel mit dem Formenmaterial und der Glasoberfläche sowie deren Einfluss auf
den Wärmetransport
Laufzeit:
Partner:
Mittel:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. R. Löbig
08/06 – 07/08
AiF
159.000 EUR
Motivation
Ziel dieser Arbeit soll es sein, Aussagen zu treffen hinsichtlich der Menge an erforderlichem
Schmiermittel, der Häufung der Anwendung und der Beeinflussung der Qualitäten der Form
und dem verarbeiteten Glas. Mittels der Ergebnisse soll es zukünftig besser möglich sein, den
Einfluss des Parameters Schmierung auf den Formgebungsprozess zu beurteilen und die
empirische Komponente innerhalb des Schmierprozesses zu minimieren, d.h. die
Zweckmäßigkeit der Bearbeitung dieser Thematik besteht darin, mehr Klarheit in die
bestehenden Bewertungsdifferenzen zu bringen. Es soll die Grundlage zur Optimierung der
Prozesse, auch hinsichtlich der Art und Menge des verwendeten Schmiermaterials, erarbeitet
werden.
Highly resistant fibre glass (HR-glass)
Projektleiter/Bearbeiter.
Laufzeit:
Partner:
Mittel:
Prof: Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. R. Hengst
09/05 – 12/06 (Verlängerung ist beantragt)
SAB Dresden
220.820 EUR
Motivation
Durch Eigenschaftsoptimierung/Erschließung neuer Märkte und Kostensenkung.
Untersuchungen archäologischer Proben
Laufzeit:
Partner:
Mittel:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. K. Häußler
10/06 – 01/07
Landeshauptstadt Dresden/Oberbürgermeister
5.000 EUR
Motivation
Klärung historisch relevanter Fragen im Zusammenhang mit der Bombardierung Dresdens.
Jahresbericht 2006
- 67 -
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Reaktion von Wasserstoff/Sauerstoff in Glasschmelzen
Laufzeit:
Partner:
Mittel:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr. K. Al Hamdan
08/04 – 12/07
Linde AG
57.000 EUR
Motivation
Beschleunigung des Glasschmelzprozesses und Verbesserung der Glaseigenschaften durch
das Bubbling mit Mischgas. Die Testläufe an unserem halbindustriellen Schmelzaggregat
haben gezeigt, dass durch das Bubbling der Glasschmelze mit Mischgas (H2 plus O2), der
Glasschmelzprozess beschleunigt wird, durch die Reduzierung der Restquarzlösezeit und
Destabilisierung des Schaums.
Jahresbericht 2006
- 68 -
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4.3
„Charakterisierung von Gläsern mit hohem spezifischem Elastizitätsmodul“
Verfasser:
Betreuer:
Sven Wiltzsch
Prof. Dr. H. Hessenkemper
Zusammenfassung:
Es wurden Alternativen für Gläser mit hohem spezifischem Elastizitätsmodul untersucht und
bewertet.
„Eigenschaftsoptimierung von braunem Behälterglas durch ein neues
Oberflächenveredelungsverfahren“
Verfasser:
Betreuer:
Bianca Böttge
Zusammenfassung:
Es wurden die Auswirkungen der AlCl3-Behandlung auf Behälterglas untersucht.
„Möglichkeiten der Schmelzleistungssteigerung von Glasschmelzwannen und deren
Beurteilung aus betriebswirtschaftlicher Sicht, Teil 1“
Verfasser:
Betreuer:
Anne-Katrin Rössel
Prof. Hessenkemper
„Möglichkeiten der Schmelzleistungssteigerung von Glasschmelzwannen und deren
Beurteilung aus betriebswirtschaftlicher Sicht, Teil 2“
Verfasser:
Betreuer:
Christina Hartwig
Prof. Hessenkemper
Zusammenfassung:
Betriebswirtschaftliche Bewertung unterschiedlicher Methoden der Lebensdauerverlängerung
von Wannen.
Jahresbericht 2006
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„Untersuchung zur Erhöhung der chemischen Beständigkeit von nichtsilikatischen,
niedrigschmelzenden Emails“
Verfasser:
Betreuer:
Rolf Weigand
Dr.-Ing. S. Hönig / Dipl.-Ing. A. Nadolny
Zusammenfassung:
Ziel der Untersuchung soll es sein, eine Erhöhung der chemischen Beständigkeit von
nichtsilikatischen, niedrigschmelzenden Emails mittels Bedampfung durch oberflächenveredelnde Stoffe, welche zu einer Erhöhung der chemischen Beständigkeit gegenüber
Säure- und Wasserangriff führen, zu erreichen. Das vorliegende Email ist phosphathaltig und
soll auf der Basis seiner Eigenschaften verbessert werden. Durch einen Ionenaustausch
zwischen der Dampfphase und der Emailoberfläche, sollen die chemischen Eigenschaften
verbessert werden.
„Untersuchung der mechanischen und mikrostrukturellen Eigenschaften von SiliziumGlaslot-Silizium und Silizium-Glaslot-Stahl Verbindungen“
Verfasser:
Betreuer:
Bianca Böttge
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. J. Bagdahn (Fraunhofer Institut Halle)
Zusammenfassung:
Die Probleme von Glaslotverbindungen im Sensor und Halbleiterbereich wurden untersucht
und es konnten Lösungswege aufgezeigt werden.
„Schutz von Aufglasurdekoration von Porzellan“
Verfasser:
Betreuer:
Ulrich Jahn
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr.-Ing. S. Hönig
Zusammenfassung:
Das Ziel des Schutzes von Aufglasurdekorationen von Porzellan konnte durch spezielle
Deckgläser erreicht werden, die eine hohe chemische Resistenz bei geringen
Schmelztemperaturen verbinden.
Jahresbericht 2006
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4.4
Promotionen
Analyse und Modellierung der Haftungsmechanismen der Beschichtung und Verklebung
von Papierwerkstoffen
Verfasser:
Betreuer:
Radovan Pristavok
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dr. Stöckelhuber
Zusammenfassung:
Die industriellen Probleme bei der Beschichtung von Verklebung von Papierwerkstoffen
konnten mit Messungen und Modellbildungen gelöst werden.
Farbprobleme in Glas
Verfasser:
Betreuer:
P. Ineure
Zusammenfassung:
Die komplexen Wechselwirkungen verschiedener polyvalenter Materialien in
unterschiedlichen Glaszusammensetzungen, Schmelzzeiten, Atmosphären und Temperaturen
und die daraus resultierenden Farben wurden untersucht.
Jahresbericht 2006
- 71 -
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Dipl.-Ing. Agnieszka Bielecka
Kristallisation von Schmelzen im System SiO2-Al2O3-CaO/MgO-Fe2O3-R2O
Motivation
Glasige Erzeugnisse aus Recyclingschmelzen kann man durch Kristallisation in Glaskeramik
überführen. Geschmolzene Schlacken und Aschen, die als Zuschläge verwertet werden
können, kristallisieren meist sehr schnell während der Abkühlung, so dass bei der Herstellung
von Schlackenkeramik für den Großteil keine thermische Nachbehandlung erforderlich ist. Ziel
der Arbeit ist es, Produkte aus Reststoffschmelzen in Glaskeramik umzuwandeln, und sowohl
die mechanischen Eigenschaften als auch die chemische Beständigkeit zu verbessern.
Dipl.-Ing. Ronny Hengst
Oberflächenveredelung von Gläsern
Motivation
Die Arbeit befasst sich mit einem auf der Kontaktierung der Glasoberfläche mit AlCl3
basierenden neuen Veredelungsverfahren von Glas. Zielstellung ist die Untersuchung
verschiedener Eigenschaftsveränderungen in Abhängigkeit der Behandlungsparameter und
die langfristige Umsetzung vom Labormaßstab in die industrielle Praxis.
Dipl.-Ing. Rico Löbig
Wärmetransport bei der Formgebung von Glas
Motivation
Beim Wärmeübergang von Glasschmelzen an die Form wirken Schmiermittel thermisch,
mechanisch und chemisch. Untersuchungsgegenstand sind die Wechselwirkungen der bei
der Glasformgebung eingesetzten Schmiermittel mit dem Formenmaterial und der
Glasoberfläche sowie deren Einfluss auf den Wärmetransport. Ziel der Arbeit ist es die
grundlegenden Mechanismen besser zu verstehen und mehr Klarheit in bestehende
Bewertungsdifferenzen zu bringen.
Dipl.-Ing. Holger Dastis
Prozessoptimierung in der pharmazeutischen Röhrenglasweiterverarbeitung
Motivation
Ziel der Arbeit ist die Produktivitätssteigerung bei der Röhrenglasweiterverarbeitung durch
Stabilisierung der Produktionsbedingungen und Optimierung der Eigenschaften, wobei die
mechanischen und geometrischen Produkteigenschaften im Vordergrund stehen.
Jahresbericht 2006
- 72 -
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4.5
-
-
Mitglied des Deutschen Email-Verbandes (DEV)
Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG), Fachausschüsse
„Physik und Chemie des Glases“
„Formgebung“
„Ofenbau und Wärmewirtschaft“
„Glasrohstoffe und Glasschmelze“
Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.
Dr. D. Höhne
-
Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG),
Fachausschüsse „Ofenbau + Wärmewirtschaft“ & „Glasrohstoffe und Glasschmelze“
Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.
Dr. Sabine Hönig
-
Mitglied der Deutschen Glastechnischen Gesellschaft (DGG), Fachausschüsse
„Unterausschuss Glasanalyse im FA I“
DIN Normungsausschuss NA062-01-63AA Prüfung von Emails und
Emaillierungen
Jahresbericht 2006
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4.6
VDMA-Sitzung - Frankfurt/M. - 09.03.2006
- Prof. Dr. H. Hessenkemper
BV Glas-Umweltausschuss-Sitzung – Düsseldorf - 02.05.2006
Emailtechnische Jahrestagung - Bad Wildungen - 08.-10.05.2006
- Dr. S. Hönig
80. Jahrestagung der DGG – Dresden - 12.- 14.06.2006
- Prof. Dr. H. Hessenkemper, Dr. S. Hönig, Dr. D. Höhne, Dr. K. Al Hamdan, S. Berg,
H. Landfermann-Hessenkemper, R. Hengst, A. Nadolny
XXI A.T.I.V. Conference – Parma – 21.-22.09.2006
Regionales Emaillierertreffen – Goslar - 02.-03.11.2006
- Dr. S. Hönig
Glas-Workshop bei der ZAB - Potsdam - 23.11.2006
4.7
Teilnahme an Messen
Glastec´06 - Düsseldorf – 24.-28.10.2006
- Prof. Dr. H. Hessenkemper, Dr.-Ing. S. Hönig, Dr. K. Al Hamdan, A. Nadolny,
H. Landfermann-Hessenkemper, A. Bielecka
4.8
Sonstiges
Businessplan-Wettbewerb Sachsen 2006
- Die beste Geschäftsidee Phase I / Team NeGla –
- Das beste Geschäfts- und Marketingkonzept Phase II
- Dipl.-Ing. A. Nadolny
Jahresbericht 2006
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Jahresbericht 2006
- 75 -
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Verbesserung von Glaseigenschaften durch Veredelung der Oberfläche in
Al-haltiger Atmosphäre
Ein Forschungsschwerpunkt lag auf dem Gebiet der Oberflächenveredelung, wobei
insbesondere die Übertragung in industrielle Prozesse im Vordergrund stand. Mittels der
Behandlung in Al-haltiger Atmosphäre unter Verwendung von kristallinem AlCl3
(Sublimationstemperatur 180°C) bei hohen Temperaturen war es möglich, in allen
Glassystemen die mechanischen und chemischen Eigenschaften signifikant zu optimieren,
siehe Tabelle. Bei Glasuren mit hohem Al2O3 (10-12%) und niedrigem Alkaligehalt (4-10%) ist
ein Angebot von Natrium aus der Dampfphase z.B. über Natriumthiosulfat (Na2S2O5.5H2O)
förderlich.
Glassystem
Bleikristallglas
hydrolytische
Beständigkeit
Transmission
Mikrohärte
Festigkeit
Floatglas
Behälterglas
Röhrenglas
Email
Glasuren
Der Nachweis von erhöhtem Al-Gehalt in oberflächennahen Bereichen (ca. 50-80 nm) lässt die
Bildung von Vorstufen thermodynamisch stabilerer Phasen im System Na-Al-Si mit
entsprechend höherer chemischer, thermischer und mechanischer Resistenz erwarten, siehe
Abb. 1 und 2.
13000
unbehandelt
nur Temperatur
Aluminiumchlorid
HCl
12000
Härte in N/mm²
11000
10000
9000
8000
7000
6000
5000
4000
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
Eindringtiefe in µm
Abb.1 - Optischer Vergleich eines unbehandelten
(links) und eines mit AlCl3 behandelten Weinglases
nach 72 Stunden bei 90°C in destilliertem H2O
Abb. 2 - Mikrohärteverlauf von unterschiedlich
behandeltem Bleiglas
Ansprechpartner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper Tel.: +49 3731 393133 E-Mail: [email protected]
Dipl.-Ing. R. Hengst
Tel.: +49 3731 392604 E-Mail: [email protected]
Jahresbericht 2006
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0,2
Untersuchung des Einflusses mechanischer Wellen auf das Schmelzverhalten
von Gläsern
Das Ziel des Forschungsvorhabens bestand in der Untersuchung und Entwicklung einer neuen,
physikalischen Läuterungsmethode für Glasschmelzen. Mit Hilfe des Ultraschalleinsatzes sollte
eine Verkürzung der Läuterzeit durch beschleunigte Gasbildung im frühen Stadium und eine
verstärkte Entgasung der Schmelze im späten Stadium der Schmelze erreicht werden.
Durch Tiegelschmelzversuche, siehe Abbildung 1, konnte bestätigt werden, dass der
Schallwechseldruck den Stoffübergang intensiviert und dass auch eine Beeinflussung der
Läuterung im Niederfrequenzbereich möglich ist. Der Schalleinsatz führt damit zu einer
beschleunigten Gasentwicklung im frühen Schmelzstadium.
Im Ultraschallbereich kommt es außerdem zu verstärkter Konvektion, wie Modellversuche
gezeigt haben, siehe Abbildung 2. Dabei führt der Schalleinsatz zu einer verstärkten Entgasung
im späten Schmelzstadium.
Die Effekte sind allerdings nicht sehr groß und die Reichweite ist im Ultraschallbereich wegen
der hohen Dämpfung stark eingeschränkt, so dass eine großtechnische Anwendung mit
konventionellen Schallerzeugern nicht vorstellbar ist.
unbehandelt
Beschallungszeitpunkt:
t = 0 min
t = 15 min
schallbehandelt, 45 min.
Abb.1 - Schmelzversuche mit Tieffrequenzanregung
(f < 500 Hz)
Abb. 2 - Modellversuche mit Ultraschallanregung
(10 kHz < f < 100 kHz)
Breitband Impulsanregung
Schmalbandige Resonanzanregung
-
+
-
+
-
+
-
+
-
Abb. 3 – Anregungssystem Elektrodynamischer Tieffrequenzschwinger
Ansprechpartner:
Dr.-Ing. S. Hönig
Dipl.-Ing. S. Berg
Jahresbericht 2006
Tel.: +49 3731 392648
Tel.: +49 3731 392648
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5
Der Bereich Baustofftechnik des Institutes für Keramik, Glas- und Baustofftechnik blickt auf ein
Jahr 2006 zurück, das überraschenderweise schnell vorbeigegangen zu sein scheint. Dies
zeigt, dass verschiedenste und umfangreiche Arbeiten in Lehre, Forschung, Entwicklung und im
Dienstleistungsbereich durchgeführt wurden. Dabei konnten Drittmittel von 137 T€ erwirtschaftet
werden. An dieser Stelle sei den Geldgebern für das entgegengebrachte Vertrauen und die gute
Zusammenarbeit gedankt.
Eine zentrale Stellung nahm im abgelaufenen Jahr die Entwicklung und Anwendung von
Hochleistungsmörteln und Betonen ein: So beschäftigten sich Arbeiten im Bereich von
selbstverlaufenden Spachtelmassen auf der einen Seite mit dem Einfluss von dispergierbaren
Kunststoffpulvern, auf der anderen Seite mit dem Alterungsverhalten der trockenen
Mörtelmischung. Im Bereich der selbstfließenden Betone stellte die Mischungsentwicklung und
der Einbau von werksmäßig hergestelltem Selbstverdichtenden Beton (SVB) 150 m untertage
für die Errichtung einer Tunnelschale im Forschungs- und Lehrbergwerk „Reiche Zeche“ einen
krönenden und erfolgreichen Abschluss des von der Bahn AG beauftragten Projektes des
Institutes für Bergbau und Spezialtiefbau der TU Bergakademie Freiberg unter der Leitung von
Professor Dahlhaus dar.
Im Rahmen der Untersuchungen zum SVB entstand eine Dissertation zum Thema: „High
Performance Mortars and Concretes Using Secondary Raw Materials“, die Herr Syed Ali
Rizwan aus Pakistan Ende 2006 abschloss.
Aus den anwendungsorientierten Forschungen und Entwicklungen ergab sich in 2006 eine
intensivere Weiterführung der Arbeiten an Grundlagenthemen wie Wasserdampfsorption,
Hydratationskinetik und Phasenanalyse. Auf dem Gebiet der Sorptionsmethoden entwickeln wir
zusammen mit der Gruppe von Prof. Mögel Methoden zur Strukturbeschreibung
zementgebundener, feinteiliger Systeme. Der begonnene Ausbau der messtechnischen
Möglichkeiten im Bereich der Ultraschallmessungen wird uns ein besseres Verständnis der
Strukturierung von Pasten, Mörteln und Betonen erlauben, sowie den Studenten die Möglichkeit
geben, traditionelle Verfahren mit modernen Methoden zu vergleichen.
Die Ergebnisse unserer Arbeiten wurden nicht nur auf nationalen und internationalen Tagungen
und Workshops vorgestellt. Im abgelaufenen Jahr waren wir auch am Berg- und
Hüttenmännischen Tag (BHT) mit der Organisation und Leitung eines Kolloquiums zum Thema
„Rheologie und Strukturierung in komplexen Trockenmörteln/Rheology and Development of
Microstructure for Dry Mortars“ beteiligt.
Im Bereich Studium, Studenten und Studentenwerbung kennzeichnen Arbeiten zur
Modularisierung unseres Diplomstudienganges, Vorbereitungen für einen neuen
Masterstudiengang, Erweiterung des Lehrangebotes im Wahlpflichtbereich und die
Durchführung eines Schülerkolleg zum Thema „EIN-BLICK in die Tiefe - Moderne Baustoffe
150 m tief unter Tage und „ein Blick“ auf 150 nm große Baustoff-Phänomene“ unsere
Aktivitäten.
Jahresbericht 2006
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In personeller Hinsicht haben sich am Lehrstuhl Veränderungen vollzogen. So ging nach
langjähriger Tätigkeit als Technische Mitarbeiterin im Röntgenlabor Frau Brita Petzold Ende
April in den wohlverdienten Ruhestand. Frau Hasterok wechselte als Technische Mitarbeiterin
im Monat Juli zum Lehrstuhl Keramik. Herr Rizwan kehrte wieder in seine Heimat und damit zu
seiner Familie zurück.
Als neuer Technischer Mitarbeiter konnte am 15.08.2006 Herr Diplom-Ingenieur (FH) Alexander
Friedrich begrüßt werden. Herr Dr.rer.nat. Mirco Wahab arbeitet neben seiner Tätigkeit an der
Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität HalleWittenberg Teilzeit am Lehrstuhl Baustofftechnik an einem Projekt zum Thema „Modellierung
der Porenstruktur“.
Auch in 2006 konnten wir mehrere Leute zu kurzfristigen Forschungsaufenthalten begrüßen.
Am 1. März 2006 begann Herr Dipl.-Ing. Ibrahim Krasniqi aus dem Kosovo seinen
fünfmonatigen Forschungsaufenthalt. Bereits vorher hatten wir schon die beiden Herren
Abdulaquim Ademi und Rahman Aliti aus Mazedonien zu Gast, sowie Herrn Çetin Öztürk von
der Afyon Universität, Afyon, Türkei, für ein 6-monatiges Praktikum, das er am 30.09.2006
beendete.
5.1
Publikationen
Buchwald, A; Dombrowski, K.; Weil, M.: The influence of the calcium content on the
performance of geopolymeric binder especially the resistance against acids. IN: Geopolymer,
Green Chemistry and Sustainable Development Solutions. St. Quentin, Frankreich, 2005, ISBN:
2-9514820-0-0, S. 185-188
Buchwald, A.; Dombrowski, K.; Weil, M.: Does system analysis help material scientists? or
rather: The experience of the project “System-analytical and live-cycle-analysis embedded
development of geopolymer binders”. IN: Proceedings „International Workshop Material Design
and System Analysis - Integration of Economic and Environmental Aspects into the
Development Phase“, (16.-18. Mai 2006), Karlsruhe, 19.05.2006, S. 8
Buchwald, A; Dombrowski, K.; Weil, M.: Life-Cycle-Analysis Embedded Development of
Geopolymer Binders. IN: Proceedings International Conference: Advances in Cement and
Concrete X – Sustainability. ECI. Davos, Schweiz, 02.07. - 07.07.2006, S. 168-172
Buchwald, A; Dombrowski, K.; Weil, M.: Influence of geopolymer composition on their structure
and properties. IN: Proceedings International Workshop „Geopolymer Binders Interdependence of composition, structure and properties“, Bauhaus-Universität Weimar, 18.19. September 2006, S. 14
Jahresbericht 2006
- 80 -
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Buchwald, A.; Kehr, A.; Dombrowski, K.; Weil, M.: Einfluss des Calciumgehaltes
alumosilikatischer Gläser auf Erhärtungsverlauf und Phasenbestand nach alkalischer
Aktivierung. IN: Proceedings Ibausil 16. Internationale Baustofftagung, F.A. Finger-Institut für
Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, 20.-23. September 2006, ISBN: 3-00-018263-2, S.
1-0967 – 1-0974
Dahlhaus, F.; Dombrowski, K.; Bier, Th.; Nicolai, Ch.; Rizwan, S.A.: Anwendung von
selbstverdichtenden Beton im Untertagebau/Versuchstunnel Freiberg. IN: Proceedings Ibausil
16. Internationale Baustofftagung, F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität
Weimar, 20.-23. September 2006, ISBN: 3-00-018263-2, S. 2-0125 – 2-0130
Dombrowski, K.: Untersuchungen zu Alkali-Carbonat- bzw. Alkali-Dolomit-Reaktion an
Gesteinsmaterialien. IN: ZKG International. Bau Verlag. 9-2006, S. 79-87
Dombrowski, K., Buchwald, A.; Weil, M.: The influence of the calcium content in geopolymeric
binders on their behaviour at elevated temperatures IN: Geopolymer, Green Chemistry and
Sustainable Development Solutions. St. Quentin, Frankreich, 2005, ISBN: 2-9514820-0-0, S.
185-188
Dombrowski, K., Buchwald, A.; Weil, M.: Influence of alkali ions on the temperature behavior of
geopolymers. IN: Proceedings International Workshop „Geopolymer Binders - Interdependence
of composition, structure and properties“, Bauhaus-Universität Weimar, 18.-19. September
2006, S. 11
Dombrowski, K., Buchwald, A.; Weil, M.: Zusammenhang zwischen Alkaliart des alkalischen
Aktivators und der Temperaturbeständigkeit von Geopolymerbindern. IN: Proceedings Ibausil
16. Internationale Baustofftagung, F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität
Holze, S.; Bier, T.A.; Aneziris, C.G.; Ulbricht, J.: Eigenschaften von spinellhaltigen und
spinellbildenden Feuerbetonen für Stahlgießpfannen. IN: Keramische Zeitschrift, 5, 2006,
S. 338-343
Kotrč, M.; Häußler, K.: Partikelmethoden bei der Bewertung von Trocknungsvorgängen von
Baustoffen. IN: Proceedings Ibausil 16. Internationale Baustofftagung, F.A. Finger-Institut für
Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, 20.-23. September 2006, ISBN: 3-00-018263-2, S.
2-0871 – 2-0872
Rizwan, S.A., Bier, T.A.: Early Volume Changes of High-Performance Self-Compacting
Cementitious Systems Containing Pozzolanic Powders. IN: Proceedings International RILEM
conference on Volume Changes of Hardening Concrete: Testing and Mitigation, 20-23 August
2006, Technical University of Denmark, Lyngby, Denmark, pp 283-292
Rizwan, S.A., Bier, T.A.; Dombrowski, K.: A Discussion on the Essential Issues Pertaining to
Successful Self-compacting Concrete (SCC) Placements. IN: Proceedings The Eight
International Symposium on Brittle Matrix Composites (BMC-8). 23-25 October 2006, Warsaw,
Poland, pp 149-159
Jahresbericht 2006
- 81 -
www.ikgb.de
Rizwan, S.A., Bier, T.A.; Nizami, M.S.: High Performance Self-Compacting Mortars Containing
Pozzolanic Powders. IN: Proceedings The Eight International Symposium on Brittle Matrix
Composites (BMC-8). 23-25 October 2006, Warsaw, Poland, pp 175-186
Schmidt, G.; Bier, T.: Alterungsverhalten von Trockenmörtel. IN: Proceedings Ibausil 16.
Internationale Baustofftagung, F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität
Weil, M., Dombrowski, K., Buchwald, A.: Sustainable Design of Geopolymers - Integration of
Economic and Environmental Aspects in the Early Stages of Material Development. IN:
Proceedings “International Workshop Material Design and System Analysis”.
Forschungszentrum Karlsruhe, 05/2006 (http://itc-zts.ka.fzk.de/Materialentwicklung/index.htm),
S. 16
Weil; M.; Dombrowski, K., Buchwald, A.: Sustainable Design of Geopolymers - Integration of
Economic and Environmental Aspects in the Early Stages of Material Development. In:
Proceedings International Workshop „Geopolymer Binders - Interdependence of composition,
structure and properties“, Bauhaus-Universität Weimar, 18.-19. September 2006, S. 8
Weil, M.; Buchwald, A.; Dombrowski, K.: Sustainable Design of Geopolymers - Evaluation of
Primary and Secondary Raw Materials by the Integration of Economic and Environmental
Aspects in the Early Phases of Material Development. IN: Proceedings Ibausil 16. Internationale
Baustofftagung, F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, 20.-23.
September 2006, ISBN: 3-00-018263-2, S. 1-1025 – 1-1032
Weil, M.; Buchwald, A.; Dombrowski, K.: Sustainable Design of Geopolymers - Integration of
Economic and Environmental Aspects in the Early Stages of Material Development.
Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCH)-Fachtagung Bauchemie, Karlsruhe, 5.-6. Oktober
2006. GDCH-Monographie, Band 36, ISBN: 3-936028-42-7, S. 297-306
Aliti, R.; Ademi, A.; Bier, T.; Mehmeti, H., Sh.-Mehmeti, M.: Einfluss von Flugasche aus zwei
verschiedenen Kraftwerken auf die Eigenschaften von Zement. VIth International Symposium
„Materials and their use“. Tirana, Albanien, 24.11.-25.11.2006 (Poster)
Bier, Th.A.; Kruglenia, I.: Veränderung von Oberflächen in Trockenmörteln nach Lagerung.
Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker. Freiberg, 05.-06.03.2006 (Vortrag)
Bier, Th.A.: Role of Rheology and its Characterization in Advanced Castables. Universität
Wuhan, China, 8.09.-9.09.2006 (Vortrag)
Jahresbericht 2006
- 82 -
www.ikgb.de
Bier, Th.A.; Kruglenia, I.: Water Vapour Sorption on Cement and Mortar Mixtures. Research
Meeting, UBE City, Japan, 10.09.-18.09.2006 (Vortrag)
Bier, Th.A.; Rizwan, S.A.: Early Volume Changes of High Performance Self-Compacting
Cementitious Systems Containing Pozzolanic Powders. Research Meeting, UBE City, Japan,
11.09.-12.09.2006 (Vortrag)
Bier, Th.A., Rizwan, S.A.: Early Volume Changes of High Performance Self-Compacting
Cementitious Systems Containing Pozzolanic Powders. Research Seminar, Akita University,
Akita, Japan, 15.09.2006 (Vortrag)
Bier, Th.A.; Emoto, T.: Rheologisches Verhalten und Strukturbildung in schnell erhärtenden
Ausgleichsmörteln. Ibausil 16. Internationale Baustofftagung, F.A. Finger-Institut für
Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, 20.-23. September 2006, Weimar (Vortrag)
Bier, Th.A.: Castables. FIRE Meeting. Leoben, Österreich 29.09.-30.09.2006 (Vortrag)
Bier, Th.A.; Dudczig, S.: Strukturuntersuchung mittels Wasserdampfsorption an unterschiedlich
getrockneten Zementsteinen. XII. Workshop über die Charakterisierung von feinteiligen und
porösen Festkörpern. Bad Solen. 14.-15.11.2006 (Vortrag)
Bier, Th.A.; Rizwan, S.A.: Flow Behaviour and Workability in Self Compacting Mortars. VIth
International Symposium „Materials and their use“. Tirana, Albanien, 24.11.-25.11.2006
(Vortrag)
Dombrowski, K., Buchwald, A., Weil; M.: Systemanalytisch und ökobilanziell eingebettete
Entwicklung von Geopolymerbindern. Workshop im Tandem-Programm der
VolkswagenStiftung. Hofgeismar 06.-07.04.2006, (Vortrag)
Dombrowski, K.: Systemanalytisch und ökobilanziell eingebettete Entwicklung von
Geolymerbindern. Silikattechnisches Seminar, TU Bergakademie Freiberg, 12.04.2006
(Vortrag)
Dombrowski, K., Buchwald, A., Weil; M.: Does system analysis help material scientists? or
rather: The experience of the project “System-analytical and live-cycle-analysis embedded
development of geopolymer binders”. Workshop: „International Workshop Material Design and
System Analysis - Integration of Economic and Environmental Aspects into the Development
Phase“, (16.-18. Mai 2006), Karlsruhe, (Vortrag)
Dombrowski, K., Buchwald, A., Weil; M.: Influence of alkali ions on the temperature behavior of
geopolymers. International Workshop: „Geopolymer Binders - Interdependence of composition,
structure and properties“, Bauhaus-Universität Weimar, (18.-19. September 2006), Weimar
(Vortrag)
Jahresbericht 2006
- 83 -
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Häußler, K.; Kotrč, M.: Simulation and optimization of the drying process of a microporous
thermo insulating material. Junior Euromat 4.-7.09.2006 Lausanne, Schweiz (Vortrag und
Poster)
Häußler, K.; Holze, St.: Untersuchungen von Materialien zur Innendämmung von Gebäuden.
Ibausil 16. Internationale Baustofftagung, F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, BauhausUniversität Weimar, 20.-23. September 2006 (Vortrag)
Krasniqi, I.; A. Bier, Th.A.; Mehmeti, H.; Mehmeti-Shala, M.; Musa Rizaj : Kosiovo Lignite Fly
Ash Examination for use as Additive Material in Cement Pastes. VIth International Symposium
„Materials and their use“. Tirana, Albanien, 24.11.-25.11.2006
Kruglenia, I.; Bier, Th.A.: Steuerung der Ettringitquellung in komplexen Sondermörteln durch
Rohstoffbehandlung. Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker. Freiberg, 05.-06.03.2006
(Vortrag)
Kruglenia, I.; Bier, Th.A.: Veränderung von Zementoberflächen durch atmosphärische
Exposition. XII. Workshop über die Charakterisierung von feinteiligen und porösen Festkörpern.
Bad Solen. 14.-15.11.2006 (Vortrag und Poster)
Rizwan, S.A.: Early Volume Changes of High-Performance Self-Compacting Cementitious
Systems Containing Pozzolanic Powders. IN: Proceedings International RILEM conference on
Volume Changes of Hardening Concrete: Testing and Mitigation, Technical University of
Denmark, Lyngby, Denmark, 20-23 August 2006 (Vortrag)
Schmidt, G.; Bier, Th.: Alterungsverhalten von Trockenmörtel. IN: Proceedings Ibausil 16.
Internationale Baustofftagung, F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität
Weimar, 20.-23. September 2006, Weimar, (Poster)
Wahab, M.; Schiller, P.; Mögel, H.-J.; Bier, Th. A.: Capillary Forces in Porous Solids. XII.
Workshop über die Charakterisierung von feinteiligen und porösen Festkörpern. Bad Solen. 14.15.11.2006 (Vortrag und Poster)
Weil, M.; Buchwald, A.; Dombrowski, K.: Sustainable Design of Geopolymers - Integration of
Economic and Environmental Aspects in the Early Stages of Material Development.
Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCH)-Fachtagung Bauchemie, Karlsruhe, 5.-6. Oktober
2006. GDCH-Monographie, (Poster)
Westphal, T.: Praktische Erfahrungen zur quantitativen Phasenanalyse von Hochofenschlacken und Flugaschen. 6. Halleschen Diskussions- und Arbeitstagung Mineralogische und
Technische Kristallographie gemeinsam mit dem Arbeitskreis 15 der Deutschen Gesellschaft für
Kristallographie. Halle, 08.-09.03.2006, (Vortrag)
Jahresbericht 2006
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5.2
Forschungsprojekte
Hydratation von MgO in Gegenwart von Tonerdezement und SiO2 in Feuerbeton
(Untersuchungen zu Möglichkeiten der Minimierung von MgO-Hydration in Feuerbetonen)
Laufzeit:
Partner:
Prof. Th. Bier / Dipl.-Geol. T. Westphal
07/2004-06/2006
Lafarge Aluminates
Motivation
Hydratation von MgO während des Einbaus von Feuerbetonen und die spätere Dehydratation
kann Feuerbeton mechanisch destabilisieren. Die Minimierung der MgO-Hydratation kann zu
Verbesserungen in der Verarbeitung und zur Erweiterung der Einsatzgebiete von Feuerbeton
führen.
Alterungsverhalten von Trockenmörteln
Laufzeit:
Partner:
Prof. Th. Bier Dipl.-Ing. G. Schmidt /
Technologie-Ingenieur (univ.) I. Kruglenia
11/2004-10/2006
Degussa Construction Polymers GmbH; Trostberg
(Jetzt: BASF Construction Polymers GmbH Trostberg)
Motivation
Im Projekt sollte die Korrelation zwischen chemisch-physikalischen Analysen und
Veränderungen der Anwendungseigenschaften bei Trockenmörteln systematisch untersucht
werden. Ausgangspunkt war dabei die Erfahrung, dass sich die Verarbeitungseigenschaften
bei Trockenmörteln in Abhängigkeit von der Lagerung teilweise drastisch ändern können.
Genaue Ursachen und die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Versatzbestandteilen
und der Einfluss der Lagerungsparameter selbst wurden bisher noch nicht systematisch
untersucht. Als Untersuchungsmethoden sollten vor allem Schwindungsmessungen,
rheologische Messungen und ESEM-Untersuchungen neben die traditionellen
Bewertungskriterien gestellt werden.
Jahresbericht 2006
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Untersuchungen zur Struktur von Roh-REA-Gips
Laufzeit:
Partner:
Dipl.-Ing. K. Häußler
11/2005-05/2006
REMONDIS Production GmbH Lünen
Motivation
Die Firma REMONDIS Production GmbH Lünen verwendet REA-Gipse verschiedener
Lieferanten (Kraftwerke) zur Produktion von α- Halbhydrat. Die gelieferten REA-Roh-Gipse
weisen seit Monaten deutliche Qualitätsverschlechterungen auf – sichtbar in einer auffälligen
Verschlechterung des Weißgrades der Gipse. Ausgehend von zu ermittelnden Stoffkenndaten
wurde untersucht, welche Verunreinigungen die Verschlechterung des Weißgrades
verursachen und ob sich diese Verunreinigungen in bestimmten Kornfraktionen häufen oder
gar konzentrieren. Daraus lassen sich die ersten Verfahrensschritte zur Qualitätsverbesserung ableiten.
Untersuchungen zum Längenänderungsverhalten und zur Strukturausbildung von
Baustoffen auf der Basis von alkaliaktivierten Schlacken
Prof. Dr. Christian Kaps (Professur Bauchemie; Bauhaus-Universität Weimar)
Dr.-Ing. Anja Buchwald (Professur Bauchemie; Bauhaus-Universität Weimar)
Dr.-Ing. Katja Dombrowski (IKGB/TU Bergakademie Freiberg)
Dr.-Ing. Marcel Weil (Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme; Forschungszentrum Karlsruhe)
Laufzeit:
Partner:
Förderung durch:
01.01.2005 – 31.12.2006
vtt, Building and Transport, Espoo, Finnland
DAAD; Programm des Projektbezogenen Personenaustausches (PPP)
Motivation
Ziel ist es im Bausektor, durch Anwendung von alternativen Materialien den Energie- und
Rohstoffverbrauch zu reduzieren und somit Umweltproblemen wie Landverbrauch und
Erwärmung der Erdatmosphäre entgegenzuwirken. Im laufenden Projekt soll in
Mörtelmischungen der Zementanteil reduziert werden durch teilweise bzw. vollständige
Substitution mit Schlacke und Metakaolin bzw. Gemischen aus beiden Materialien. In den
zementfreien Systemen wird zur Gewährleistung der Baustoffeigenschaften ein alkalischer
Aktivator eingesetzt. Ziel der Untersuchung ist es, den Zusammenhang zwischen
Zusammensetzung und Eigenschaften darzustellen. Dabei werden verschiedene – in den
Partnerinstituten in Finnland und Deutschland vorhandene - Schwindmessverfahren
einbezogen sowie Festigkeits- und Strukturuntersuchungen. Die Materialien und Produkte
werden zudem ökobilanziell bewertet.
Jahresbericht 2006
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Development and Optimisation of SLU
Laufzeit:
Partner:
Prof. Th. Bier / T. Emoto (MSc.); Frau Hasterok, Frau Höhne
11/2003-10/2007
UBE Tokio
Motivation
The aim of this project is to investigate the influence of mixing composition, hydration, and
microstructure of self levelling underlayments (SLU’s) on their rheological properties,
dimensional stability as well as their durability. The SLU-mixtures are composed of ternary
systems using calcium aluminate cement, ordinary portland cement, and calcium sulfates as
binders.
Entwicklung und Prüfung von selbstverdichtenden Beton für Untertage-Tunnel
Laufzeit:
Partner:
Prof. Thomas A. Bier; Dr.-Ing. Katja Dombrowski;
S.A. Rizwan (MSc.)
2005 – 2007
Prof. F. Dahlhaus, Institut für Bergbau und Spezialtiefbau; TU
Bergakademie Freiberg
Unterstützung der Materialforschungen durch:
Lafarge, FTG Transportbetongesellschaft, Degussa
Motivation
Am Institut für Bergbau und Spezialtiefbau der TU Bergakademie Freiberg werden für die
Deutsche Bahn AG selbstverdichtende Betone für den Einsatz im Tunnelbau getestet, um im
Ergebnis Empfehlungen für die Mindestbewehrung und die Rissbreitenbeschränkung für
Selbstverdichtende Betone (SVB) im Tunnelbau geben zu können. Zum Einsatz kommen
selbstverdichtende Betone hergestellt mit verschiedenen CEM I- und CEM II-Zementen sowie
Braunkohlenflugasche als Füller. Neben der Rezepturentwicklung werden die
Frischbetoneigenschaften vor und nach dem Pumpprozess (insgesamt 150 m horizontales
Pumpen und 150 m vertikaler Fall) untersucht, zudem erfolgen u. a. Festigkeitsuntersuchungen und Messungen zum Früh- bzw. zum Langzeitschwinden. Die laufenden Versuche
geben somit Aufschluss über Einbautechnologien sowie Materialverhalten während des
Einbaus und über den Nutzungszeitraum.
Jahresbericht 2006
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Systemanalytisch und Ökobilanziell eingebettete Entwicklung von Geopolymerbindern
Dr.-Ing. Anja Buchwald (Professur Bauchemie; Bauhaus-Universität Weimar)
Dr.-Ing. Katja Dombrowski (IKGB/TU Bergakademie Freiberg)
Dr.-Ing. Marcel Weil (Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme; Forschungszentrum Karlsruhe)
Laufzeit:
06/2004 – 05/2007
Förderung durch:: Tandem-Programm für Post-Doc’s der VolkswagenStiftung
Motivation
Das Projekt beinhaltet die zielgerichtete Entwicklung von Geopolymerbindern, d.h. von
alumosilikatischen Baustoffen auf der Basis von alkaliaktivierten reaktiven Aluminaten und
Silikaten. Zum Einsatz kommen hierbei vorrangig industrielle An- und Abfallstoffe. Dabei soll
der Einfluss bestimmter Komponenten der Mischungszusammensetzung auf die
Dauerhaftigkeit – speziell die Säure- und Temperaturbeständigkeit – untersucht werden.
Während der Entwicklung und in der Materialbeurteilung kommen systemanalytische
Werkzeuge zum Einsatz und es werden Ökobilanzen aufgestellt.
Materialanalysen zur Untersuchung der Temperaturvergangenheit von ausgewählten
archäologischen Proben aus Kellerräumen der Dresdener Innenstadt
Laufzeit:
Partner:
Prof. Dr. H. Hessenkemper / Dipl.-Ing. K. Häußler
06/2006 - 01/2007
Landeshauptstadt Dresden, Historikerkommission
Motivation
Seit November 2004 arbeitet die Historikerkommission Dresden in verschiedenen
Arbeitsgruppen, um die Opferzahl während der Luftangriffe auf Dresden vom 13.-15. Februar
1945 durch Untersuchungen mittels Primärquellen und vergleichende Analysen zu ermitteln.
Aufgabe dieses Projektes ist es, an Hand ausgewählter Fundgegenstände wie
Gesteinsproben, Gläser, Emails und Kellerbaustoffe, die im Stadtkern von Dresden in
Kellerräumen geborgen wurden, materialtechnische Untersuchungen über die Temperaturvergangenheit dieser Proben zu ermitteln, d.h. welche Temperaturverhältnisse in den Kellern
der Dresdener Innenstadt während des Feuersturms geherrscht haben.
Jahresbericht 2006
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Optimierung von Schnellvergussmörtel hinsichtlich der Frost-Tau-Wechselbeständigkeit
Laufzeit:
Partner:
Dipl.-Ing. K. Häußler / Dipl.-Ing. J. Sachl
10/2006 – 03/2008
Ergelit Trockenmörtel und Feuerfest GmbH Alsfeld-Schwabenrod,
ProInno II (Personalaustausch)
Motivation
Für Schachtrahmenregulierungen bei der Sanierung oder beim Neubau von Stützen-,
Schienen- oder Maschinenfundamenten sowie beim Kanal- und Schachtbau werden
Spezialmörtel höchster Qualität benötigt, die besonderen Anforderungen genügen müssen:
Schrumpffreiheit, Selbstnivellierung, hohe Anfangsfestigkeiten, Druck-, Zug- und Haftfestigkeiten. Schwachpunkt der bisher auf dem Markt befindlichen Mörtel ist die nahe am
Grenzwert der in der Norm geforderten Werte liegende Beständigkeit bei Frost-TauwechselBelastung (FTW). Durch gezielte Untersuchungen soll die Frost-Tau-Wechselbeständigkeit
verbessert und optimiert werden.
Jahresbericht 2006
- 89 -
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5.3
Einfluss von Flugaschezusätzen auf die Eigenschaften von Zement
Verfasser:
Betreuer:
Praktikumsort:
Abdulaquim Ademi; Rahman Aliti
Prof. Dr. Th.A. Bier; Prof. Dr. H. Oettel
TU Bergakademie Freiberg, IKGB
Zusammenfassung:
Ziel der Arbeit war die Untersuchung des Einflusses von Flugaschezusätzen auf die
Eigenschaften von Zement. Zum Einsatz kamen Flugaschen aus Mazedonien. Hierfür wurden
verschiedene Laboruntersuchungen zu den Eigenschaften der frischen Zementpasten sowie
an Frisch- und Festmörteln durchgeführt.
Untersuchungen zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit von Porenbeton
Verfasser:
Betreuer:
Praktikumsort:
Sonja Böttcher
Dr. B. Straube (Xella Brück), Prof. Dr. E. Schlegel / Dipl.-Ing. K. Häußler
Xella Forschungs- und Entwicklungszentrum Brück
Zusammenfassung:
Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Einflüsse der Porengröße und verschiedener
Zuschlagstoffe auf die Wärmeleitfähigkeit und die Druckfestigkeit von Porenbeton zu
untersuchen. Neben 32 gegossenen Referenzproben wurden 30 Zuschläge in
44 verschiedenen Kombinationen verwendet und anschließend untersucht.
Untersuchungen zur Herstellung von Leichtmullit
Verfasser:
Betreuer:
Nora Gerlach
Dr. H. Seifert, Dipl.-Ing. K. Häußler
Zusammenfassung:
In dieser Studienarbeit wurden unterschiedliche Rohstoffkombinationen im Hinblick auf die
Bildung von Mullit untersucht. Dabei war es das vorrangige Ziel, eine möglichst geringe
Rohdichte und damit die Möglichkeit zur Herstellung eines Leichtsteins zu erhalten. Um eine
Aussage über das Gefüge treffen zu können, wurden röntgendiffraktometrische sowie
elektronenmikroskopische Untersuchungen vorgenommen.
Jahresbericht 2006
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Untersuchung von ausgewählten Materialproben aus Dresdner Kellerräumen
hinsichtlich ihrer thermischen Vergangenheit (13.02.1945)
Verfasser:
Betreuer:
Andreas Glauche
Zusammenfassung:
Ziel dieser Studienarbeit war es, herauszufinden, welche Temperaturen, verursacht durch den
Feuersturm infolge der Bombardierungen im Februar 1945, in einem Keller der Dresdner
Innenstadt geherrscht haben. Die Probenahme erfolgte gemeinsam mit dem Landesamt für
Archäologie in einer aktuellen archäologischen Grabung am Neumarkt. Es wurden
Materialproben bei 12 h bzw. 24 h Haltezeit und Temperaturen bis 1000 °C getempert. Die
Analyse der geschädigten Gefüge erfolgte mittels Rasterelektronenmikroskop und
Röntgendiffraktometer.
Beitrag zum Einfluss von Lignit-Flugaschezusätzen auf die frühe Volumenänderung und
das exotherme Verhalten in selbstverdichtenden Mörteln und Zementpasten
Verfasser:
Betreuer:
Ibrahim Krasniqi
Prof. Th.A. Bier
Zusammenfassung:
Das Ziel dieser Arbeit war die Bestimmung der frühen Volumenänderung und des exothermen
Verhaltens in selbstverdichtenden Mörteln mit Zusatzstoffen - in diesem Fall mit LignitFlugasche (Braunkohlenflugasche). Im Ergebnis sollte festgestellt werden, ob sich diese
spezielle Flugasche als Zusatzstoff für die besagten Mörtel eignet. Es wurden Material- und
Frischmörteleigenschaften bestimmt, die Frühschwindung mittels Schwindrinne bzw.
Schwindkegel und die Biegezug- bzw. Druckfestigkeiten.
Alternative nachwachsende Baustoffe
Verfasser:
Betreuer:
Doreen Nauert
Zusammenfassung:
Die Forderung nach umweltbewusstem Bauen bildet die Grundlage zur Nutzung von natürlich
nachwachsenden Baustoffen. Werkstoffe dieser Art benötigen nur geringe Mengen an
Energie während der Herstellung und der Verwendung. Die vorliegende Arbeit gibt einen
Überblick über natürlich nachwachsende Baustoffe, ihre Anwendung und sowie Anbieter
dieser Materialien.
Jahresbericht 2006
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Einfluss des alkalischen Aktivators auf die Eigenschaften von Geopolymeren
Verfasser:
Betreuer:
Karl Hoßbach
Dr.-Ing. K. Dombrowski
Zusammenfassung:
Ziel der Arbeit war die Untersuchung des Einflusses des alkalischen Aktivators auf die
Eigenschaften von Geopolymeren. Als Aktivatorlösungen wurden Hydroxidlösungen bzw.
Silikat-Lösungen (Wasserglaslösungen) verwendet, die entweder Kalium (K), Natrium (Na)
bzw. Mischungen aus beiden enthielten. Das Fließverhalten, die Festigkeiten bei
Raumtemperatur und bei erhöhten Temperaturen sowie das Druckerweichen und
Druckfließen standen im Fokus der Untersuchungen. Im Ergebnis zeigten die kaliumhaltigen
Mischungen die beste Verarbeitbarkeit und die beste thermische Beständigkeit bis 1100°C.
Hinsichtlich der Festigkeiten zeigten bis 800°C die K/Na-Mischungen und bei 1000°C die
reinen Natrium-Mischungen die höchsten Werte.
Untersuchungen zum Einfluss von borreichen Ausgangsstoffen auf Tonerdezemente
Verfasser:
Betreuer:
Çetin Öztürk
Prof. Th.A. Bier
Zusammenfassung:
Die Untersuchungen fokussierten auf die Auswirkungen von borreichen Ausgangsstoffen
(Verwendung von Rückständen aus der Borax-Produktion der Kirka-Region, Türkei) zur
Herstellung von Tonerdezementen. Hierzu wurde eine Reihe von Laborversuchen
durchgeführt, wobei den Pulver-Grundmischungen aus unterschiedlichen Anteilen von CaCO3
und Alcoa Alumina (CT800 SG) die borreichen Ausgangsstoffe, ebenfalls in unterschiedlichen
Anteilen, zugemischt wurden. Die homogenisierten Mischungen wurden gesintert.
Anschließend wurde der qualitative Phasenbestand röntgenographisch (XRD) bestimmt. Die
Ergebnisse der Röntgenuntersuchungen zeigten, dass höhere Anteile an Bor die Qualität der
CA-Phase verbessern und zudem eine neue, bisher im Zusammenhang mit Zementen nicht
erwähnten Phase – Takadeit, C3B - hervorbringt. Weitere Studien sollen auf die Untersuchung
des Effektes von Takadeit auf die technischen Eigenschaften von CA-Zementen abzielen.
Jahresbericht 2006
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Reinigung/Entfärbung von REA-Gips
Verfasser:
Betreuer:
Karina Schrage (VT)
Prof. i.R. Dr. W. Kohler, Dipl.-Ing. K. Häußler
Zusammenfassung:
An unterschiedlichen REA-Gipsproben bzw. daraus gewonnenen Halbhydraten wurden
Reinigungsversuche mittels einer mechanischen Dispergierung mit höherer Scherbelastung
des Feststoffes im Reaktionsmedium Wasser mit anschließender Klassierung durchgeführt.
Zusammenfassend wurde festgestellt, dass eine erfolgreiche Verbesserung des Weißgrades
von REA-Gips stark von der eingesetzten Sorte Gips abhängt. Dabei spielen Faktoren wie
Gipsstruktur, Schmutzpartikelbeschaffenheit und -korngröße eine bedeutende Rolle.
Kristalline und regelmäßige Gipsstrukturen lassen sich besser reinigen als zerklüftete und
unregelmäßige Gipskristalle. Verunreinigungen, die nur leicht an die Gipskristalle gebunden
sind, lassen sich einfacher entfernen, als Partikel, die starke Verbindungen mit den rauen
Oberflächen eingegangen sind.
Innendämmung von Fachwerkhäusern
Verfasser:
Betreuer:
Kati Tschöpe
Zusammenfassung:
Nach dem Inkrafttreten der Wärmeschutzverordnung für Gebäude im Jahr 1995 wurde bei
Neubauten und der Sanierung von Altbauten verstärkt Wert auf die Wärmedämmung der
Gebäudehülle und das Vermeiden von Wärmebrücken gelegt. Bei der Wärmedämmung von
Bauwerken wird bevorzugt die Außendämmung eingesetzt. Wärmedämmungen an der
Außenfassade sind Stand der Technik und bauphysikalisch erprobt. Die Innendämmung von
Gebäuden wird im Gegensatz dazu viel seltener angewendet. Unumgänglich ist diese Art der
Dämmung jedoch für Gebäude, die auf Grund einer erhaltenswerten Fassade unter
Denkmalschutz stehen (z. B. Fachwerkhäuser) oder Gebäude mit äußeren Verzierungen. Die
vorliegende Arbeit beschreibt Vor- und Nachteile der Innendämmung von Fachwerkbauten
und weist auf Risiken sowie Alternativen hin.
Jahresbericht 2006
- 93 -
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5.4
Promotionen
“High Performance Mortars and Concretes Using Secondary Raw Materials”
Verfasser:
Betreuer:
Syed Ali Rizwan
Prof. Dr.-Ing. Thomas A. Bier
Zusammenfassung:
Die Idee dieses Forschungsprogramms war, die Möglichkeit des Austausches von Silica
Staub durch Reisschalenasche für den Einsatz in selbstverdichtenden zementischen
Hochleistungs-Systemen zu untersuchen. Das Konzept war initiiert durch ökonomische
Gesichtspunkte, welche insbesondere Reis anbauende Länder betrifft. Sekundäre
Rohmaterialien (SRM) wie Silica Staub (SF), Reisschalenasche (RHA; amorph und kristallin),
Kalksteinmehl (KSM), Flugasche (FA) und geeignete Kombinationen davon wurden in
besagten Systemen eingesetzt. Die Rolle von SRM’s in Hochleistungs- und
selbstverdichtenden Betonen ist äußerst signifikant und beeinflusst das Fließverhalten, die
frühe Volumenstabilität, die Festigkeit und die Mikrostruktur. Die Partikelcharakteristik der
SRM’s, untersucht durch verschiedene Untersuchungsmethoden, ist ebenfalls von
Bedeutung.
Viele Autoren beschrieben den häufigen Einsatz von KSM in selbstverdichtenden Betonen
(SCC) weltweit. Jedoch Bezug nehmend auf die Ergebnisse der hier durchgeführten
vergleichenden Untersuchungen ist der Einsatz von Kalksteinmehl für SCC nicht die optimale
Lösung infolge des höchsten Fließmittelbedarfes für die Einstellung der geforderten
Fließeigenschaften, der nachgewiesenen höchsten Frühschwindung, der geringsten Festigkeit
im Prüfzeitraum und der höchsten maximalen Porengrößen in der Feststoffmatrix.
Steuerung der Ettringitquellung durch Rohstoffauswahl in komplexen Sondermörteln
Ingenieur-Technologin (univ.) Irina Kruglenia
Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der mikroskopischen Quellmechanismen auf die
Ettringitbildung in Systemen aus Portlandzement, Calciumaluminatzement und CaSO4 bei
Variation der Rohstoffe. Die Variationen können dabei sowohl mineralische als auch
organische Rohstoffe und deren zeitliche Veränderung betreffen und damit die Kinetik der
Hydratationsprozesse sowie die Struktur- und Ettringitbildung beim Erstarren und Erhärten
des Mörtels steuern.
Jahresbericht 2006
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5.5
Prof. Th. A. Bier
- 1. stellvertretender Vorsitzender des @ktivEnergiehaus-Institutes
- Gründungs- und Vorstandsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.
- DIN Ausschuss NA 119-05-37-01 AK „Mörtel für Beschichtungen bei der Sanierung
von Abwasserkanälen und –leitungen“
- Fakultätsrat der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik
- Konzil der TU Bergakademie Freiberg
Dr. K. Dombrowski
- 2. stellvertretende Vorsitzende des @ktivEnergiehaus-Institutes
- Gründungsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.
DI K. Häußler
- Gründungs- und Vorstandsmitglied des Vereins MORE-Freiberg e.V.
- Mitglied des Vereins Freunde und Förderer der TU Bergakademie Freiberg
- Fakultätsrat der Fakultät für Maschinenbau, Verfahrens- und Energietechnik
- Konzil der TU Bergakademie Freiberg
Jahresbericht 2006
- 95 -
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5.6
CDF/CIF-Fachtagung – Essen - 22.02.2006
- Dr. K. Dombrowski
6. Halleschen Diskussions- und Arbeitstagung Mineralogische und Technische
Kristallographie gemeinsam mit dem Arbeitskreis 15 der Deutschen Gesellschaft
für Kristallographie - Halle - 08.-09.03.2006
- T. Westphal
Arbeitsgruppensitzung „Frost“ des DAfStb – Düsseldorf - 06.04.2006
- Dr. K. Dombrowski
Workshop der „Kommission zur Ermittlung der Zahl der Todesopfer während der
Luftangriffe auf Dresden vom 13. bis 15. Februar 1945“ zum Thema „Quellen zum 13.
Februar 1945 – Arbeitsmethoden der Historiker“ – Dresden - 26.04.2006
- K. Häußler
Workshop des Tandem-Programms der VolkswagenStiftung – Hofgeismar - 06.-07.04.2006
- Dr. K. Dombrowski
Mitgliederversammlung MORE-Freiberg e.V. – Freiberg– 05.05.2006
- Prof. Th. A. Bier, Dr. K. Dombrowski, K. Häußler
Arbeitstagung der Freiberger Silikattechniker verbunden mit dem XXXIV. Absolvententreffen – Freiberg – 05.-06.05.2006
- Prof. Th. A. Bier, Dr. K. Dombrowski, K. Häußler, M. Nukita, Dr. H. Seifert, T. Westphal
International Workshop Material Design and System Analysis - Integration of Economic and
Environmental Aspects into the Development Phase – Karlsruhe - 16.-18.05.2006
- Dr. K. Dombrowski
57. Berg- und Hüttenmännischer Tag – Freiberg – 21.-23.06.2006
- Prof. Th. A. Bier, K. Häußler, T. Westphal, J. Sachl
International ECI Conference: Advances in Cement and Concrete X – Sustainability Davos, Schweiz - 02.-07.07.2006
- Dr. K. Dombrowski
Junior EUROMAT ´06 – Lausanne, Schweiz – 04.-08.09.2006
- K. Häußler
International Workshop Material Design and System Analysis - Integration of Economic and
Environmental Aspects into the Development Phase – Weimar - 18.-19.09.2006
- Dr. K. Dombrowski
Jahresbericht 2006
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ibausil – 16. Internationale Baustofftagung - Weimar - 20.-23.09.2006
- Prof. Th. A. Bier, Dr. K. Dombrowski, K. Häußler, G. Schmidt, T. Westphal
FIRE-Meeting – Leoben – 29.-30.10.2006
- Prof. Th.A. Bier
XII. Workshop über die Charakterisierung von feinteiligen und porösen Festkörper
- Bad Solen - 14.-15.11.2006
- Prof. Th. A. Bier, I. Kruglenia, Dr. rer. nat. Mirco Wahab
VIth International Symposium „Materials and their use“ - Tirana, Albanien - 24.11.25.11.2006
- Prof. Th. A. Bier
Forschungsaufenthalt für DAAD-Projekt „Alkaliaktivierte Schlacken“ - Espoo, Finnland 12.-16.12.2006
- Dr. K. Dombrowski
5.7
Sonstiges
Seminar an der TU Clausthal – Vorstellung der TU Bergakademie Freiberg, 03.02.2006
- K. Häußler
Dozentenmobilität im Rahmen des SOKRATES-Programms – TU Wien, Österreich
– 22.-25.03.2006
- K. Häußler
Studienaustausch - Wuhan Universität, China - 08.-09.09.2006
- Prof. Th. A. Bier
Vorbereitung des Bilateralen Agreements SOKRATES/ERASMUS – NTNU Trondheim,
Norwegen - 09.-13.12.2006
- K. Häußler, G. Schmidt
Jahresbericht 2006
- 97 -
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5.8
Aktivitäten und Ereignisse
Berg- und Hüttenmännischer Tag (BHT) 2006
Am Berg- und Hüttenmännischen Tag (BHT) 2006 war unser Institut mit einem Kolloquium
beteiligt. Zum Thema „Rheologie und Strukturierung in komplexen Trockenmörteln/Rheology
and Development of Microstructure for Dry Mortars“ wurden Vorträge zu Grundlagen,
Anwendungen und Meßmethoden gehalten. Die Veranstaltung wurde mit großem Interesse
seitens der Industrie verfolgt. Dies zeigte sich im ausgeglichenen Verhältnis von akademischen
und industriellen Beiträgen. Letztere wurden von Vertretern der Firmen BASF (vormals Degussa
Construction Polymers), ELOTEX, Kerneos (vormals Lafarge Aluminates), Schleibinger, UBE
Industries und Wacker gehalten. Prof. Pöllmann und Dr. Stöber von der Martin-LutherUniversität Halle-Wittenberg sowie Dr. Obst von CALUCEM (vormals Heidelberger Calcium
Aluminates) nutzten zudem die Gelegenheit, unser Institut kennen zu lernen.
2 Workshops durchgeführt im Rahmen des Tandem-Projektes der VolkswagenStiftung
Als Bestandteile des von der VolkswagenStiftung im Tandem-Programm geförderten Projektes
zum Thema “Systemanalytisch und ökobilanziell eingebettete Entwicklung von
Geopolymerbindern” wurden im vergangenen Jahr 2 Workshops durchgeführt. Unter der
Federführung von Dr. Weil fand vom 16.-18. Mai 2006 in Karlsruhe der „International Workshop
Material Design and System Analysis - Integration of Economic and Environmental Aspects into
the Development Phase“ statt. Ein Höhepunkt in Karlsruhe war dabei die Teilnahme und die
Beiträge von Nobelpreisträger Professor Richard Ernst aus der Schweiz (Abbildung 1).
Am 18. und 19. September 2006 führten wir in Weimar unter der Leitung von Dr. Buchwald
einen internationalen Workshop mit dem Thema „Geopolymer Binders - Interdependence of
Composition, Structure and Properties“ unter reger internationaler Beteiligung durch.
Abbildung 1: Während des Workshops in Karlsruhe v.l.n.r: Frau Dr. Ulrike Bischler
(VolkswagenStiftung), Dr. Marcel Weil (Forschungszentrum Karlsruhe), Dr. Katja
Dombrowski (TU Bergakademie Freiberg), Prof. Dr. Richard Ernst
(Nobelpreisträger, Schweiz); Dr. Anja Buchwald (Bauhaus Universität Weimar)
Jahresbericht 2006
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Schülerkolleg
Vom 22.02.-24.02.2006 führte der Lehrstuhl Baustofftechnik ein Schülerkolleg durch zum
Thema: EIN-BLICK in die Tiefe - Moderne Baustoffe 150 m tief unter Tage und „ein Blick“ auf
150 nm große Baustoff-Phänomene. Neben Vorlesungen wie „Geschichte der Baustoffe“ und
„Moderne Baustoffe für die Bauwerke des 21. Jahrhunderts“, haben die Gymnasiasten einen
Einblick in die interessante Thematik von selbstfließendem und selbstverdichtendem Beton
(SVB) erhalten – sowohl theoretisch im Hörsaal als auch im Labor beim Mischen und Prüfen
dieses neuen hochwertigen Materials. Bei einer Einfahrt in das Lehr- und Forschungsbergwerk
Reiche Zeche konnte dann eine SVB-Tunnel-Baustelle besichtigt werden. Spannend war
danach für die Schüler natürlich auch eine kleine Tour durch die enge Stollenwelt des alten
Freiberger Bergbaus.
Während der 3 Tage haben die Schüler auch die Möglichkeit genutzt, selbst im Laborpraktikum
mit hochmodernen Mess- und Untersuchungseinrichtungen zu arbeiten, und dabei Neues über
die Mikro- und Makro-Welt der Baustoffe erfahren.
Eine Exkursion führte die Schüler nach Kalkwerk bei Lengefeld, wo sie im Museum
geschichtliches zum Kalkabbau und Kalkbrennen sowie zum Kalkwerk Lengefeld selbst
erfahren konnten (Abbildung 2a). Danach gab es viel Interessantes zum modernen
Dolomitmarmorabbau bzw. zur Verwendung dieses vielseitigen Baustoffes zu hören und zu
sehen bei der Firma Geomin (Abbildung 2b), deren Mitarbeitern für die Unterstützung hiermit
nochmals gedankt sei.
a) Museum Kalkwerk Lengefeld
b) Besichtigung Produktionsanlagen bei
Geomin
Abbildung 2: Fotos vom der Exkursion während des Schülerkollegs
In der lokalen Zeitung „Freie Presse“ erschien hierzu am 25.02.2006 ein Artikel unter der
Überschrift „Beton wie Kuchenteig angerührt“.
Jahresbericht 2006
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Zusammenarbeit mit dem Swedish National Testing and Research Institute (SP) in Borås,
Schweden
Die Studentinnen Thekla Stein und Verena Fischer (beide Studiengang Verfahrenstechnik)
absolvierten im Sommer 2006 je ein 3-wöchiges Praktikum beim Swedish National Testing and
Research Institute (SP) in Borås, Schweden. Dort führten sie zum einen Untersuchungen zur
Betonkorrosion im maritimen Bereich und zum anderen Untersuchungen zum
Korrosionsverhalten von Beton für den Straßenbau durch. Dabei lernten sie eine Reihe
verschiedener, moderner Prüfverfahren zur Untersuchung der Betondauerhaftigkeit kennen. Für
die Ermöglichung der Praktika und die sehr hilfreiche Betreuung und Unterstützung bedanken
wir uns bei SP und ganz besonders bei Herrn Dr. Peter Utgenannt. Der nun schon seit vielen
Jahren bestehende Forschungskontakt soll weiter bestehen bleiben und ausgebaut werden.
Auch im Jahr 2007 besteht wieder die Möglichkeit für interessierte Studenten, bei SP in
Schweden ein Praktikum zu absolvieren.
Poster-Preise
Im Rahmen des von der VolkswagenStiftung finanzierten Projektes zur „Entwicklung von
Geopolymerbindern“ haben die Projektpartner
Dr. Anja Buchwald (Professur Bauchemie; Bauhaus Universität Weimar)
Dr. Marcel Weil (Zentralabteilung Technikbedingte Stoffströme/ITC-ZTS, Forschungszentrum
Karlsruhe) und
Dr. Katja Dombrowski (IKGB; TU Bergakademie Freiberg) folgende Preise für die ausgestellten
Poster gewonnen:
Internationale Tagung zu “Advances in Cement and Concrete X: Sustainability” vom 2.07.7.07.06 in Davos, Schweiz
Buchwald, A.; Dombrowski, K.; Weil, M.: Live-Cycle-Analysis Embedded Development of
Geopolymer Binders
Das Poster wurde als eines der drei besten Poster der Posterausstellung prämiert.
GDCh-Tagung Bauchemie, 8.-9.10.06 in Karlsruhe
M. Weil, K. Dombrowski, A. Buchwald: Sustainable Design of Geopolymers - Sustainable
Design of Geopolymers - Integration of Economic and Environmental Aspects in the Early
Stages of Material Development
Das Poster erhielt den 1. Preis und wurde mit 500 € prämiert.
Pressemitteilungen
Im Februar erschien in der Freien Presse ein Artikel über den Besuch von Dr. Gjorgij Filipov,
dem mazedonischen Botschafter in Berlin, der zu Gesprächen an der TU Bergakademie
Freiberg weilte. In diesem Zusammenhang suchte Dr. Filipov am 20. Februar 2006 ebenfalls
unseren Lehrstuhl auf. Er informierte sich hierbei zu den Baustoff-Forschungen und besichtigte
die Labore des IKGB.
Jahresbericht 2006
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Prof. Dr.-Ing. Syed Ali Rizwan kehrt nach Pakistan zurück
Prof. Dr.-Ing. Syed Ali Rizwan aus Pakistan erlangte seinen Bachelor in
Bauingenieurwesen an der University of Engineering & Technology Lahore
(UET), Lahore Pakistan in den Jahren 1971-76. Als weiteren
akademischen Titel erlangte er den Master in Structural Engineering an
der University of Surrey in England 1981. Syed Ali Rizwan arbeitete
30 Jahre an der UET und wurde dort 1993 Professor für Bauingenieurwesen. Seine Hauptarbeitsgebiete waren Erdbebensichere Bauwerke
und Festigkeitsbewertungen von geschädigten Stahlbetonbauwerken. Er veröffentlichte Bücher
zu Themen der klassischen Strukturanalyse und ein weiteres Buch wird demnächst erscheinen
unter dem Titel „Structures and Architecture“. Im Herbst 2003 begann Prof. Rizwan als
Doktorand unter der Betreuung von Prof. Dr.-Ing. Th. A. Bier am Lehrstuhl Baustofftechnik des
IKGB der TU Bergakademie Freiberg. Während dieser Zeit arbeitete er neben seinen
Untersuchungen an selbstfließenden Mörteln an einem Forschungsprojekt zum Thema
„Selbstfließender Beton für den Tunnelbau Untertage“ mit. Während seiner Zeit am Lehrstuhl
veröffentlichte er 6 Forschungsbeiträge und nahm an 4 Konferenzen, workshops und Meetings
teil, wobei er 6 Vorträge zum Thema Hochleistungs- und selbstverdichtender Beton
präsentierte. Syed Ali Rizwan verteidigte seine Doktorarbeit "High Performance Mortars and
Concretes Using Secondary Raw Materials” am 20. Oktober 2006 erfolgreich und erlangte den
Titel Dr.-Ingenieur. Prof. Dr.-Ing. S.A. Rizwan nahm am 17. November 2006 an der UET Lahore
seine Arbeit wieder auf und ist nun Leiter des dortigen Lehrstuhls Bauingenieurwesen. Wir sind
dankbar, Prof. Rizwan als Mitglied unserer Gruppe gehabt zu haben. Prof. Rizwan organisiert
derzeit in Kooperation mit dem Centre of Advanced Cement-Based Materials (ACBM) und dem
American Concrete Institute (ACI) eine internationale Konferenz zur Thematik "Advances in
Cement Based Materials and Applicatins in Civil Infrastructure", die vom 12.-14. Dezember
2007 in Lahore stattfinden wird. Details können unter www.acbm-aci.org eingesehen werden.
Neuer Mitarbeiter: Diplom-Ingenieur (FH) Alexander Friedrich
Herr Alexander Friedrich studierte Technologie der seltenen und
Spurenelemente an der Uraler Polytechnischen Hochschule (jetzt: Uraler
Staatliche Technische Universität) in Swerdlowsk (jetzt: Ekaterinburg). Das
Thema seiner Diplomarbeit am Lehrstuhl Radiochemie war „Synthese und
Untersuchung der Sorptionseigenschaften dünnschichtiger anorganischer
Sorptionsmittel auf der Grundlage von hydratisiertem Zinndioxid". Nach
dem Abschluss 1983 arbeitete er vorerst an der gleichen Universität an
den Lehrstühlen Radiochemie und Analytische Chemie. Nach der Umsiedlung in die BRD im
Jahr 1999 war Herr Friedrich bei renommierten Einrichtungen wie der Bundesanstalt für
Materialprüfung (BAM) in Berlin tätig sowie an der Universität Köln. Bei seinen Tätigkeiten als
Ingenieur und wissenschaftlicher Mitarbeiter sammelte er Erfahrungen auf den Gebieten der
instrumentellen anorganischen Analytik von Böden und Abfällen, physikalisch-chemischen
Untersuchungen keramischer Katalysatoren mittels Quecksilberporosimetrie und Gasadsorption
und der angewandten Chemie von Baustoffen. Am Lehrstuhl Baustofftechnik betreut er nun
das Röntgenlabor und Messeinrichtungen wie die Dynamic Vapour Sorption (DVS) sowie die
Autosorb I.
Jahresbericht 2006
- 101 -
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Jahresbericht 2006
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Alterungsverhalten von Trockenmörteln
Erfahrungen von Anwendern zeigen, dass eine komplexe Trockenmörtelmischung mit mehreren
Bindemitteln nach einer Lagerung in Säcken eine Veränderung von Anwendungseigenschaften
wie Fließverhalten und Abbindezeiten zeigen kann. Es kann u. U. zu Verlängerungen der
Abbindezeiten und zur Verschlechterung der Verlaufseigenschaften kommen. Bei der Alterung
komplexer Mörtelsysteme ablaufende Phänomene sind bisher noch nicht systematisch
untersucht worden.
Die hauptsächlichen Einflussparameter sind Feuchte und CO2. Für die Untersuchungen
wurden einzelne Bindemittel oder Mörtelversätze bei einer Luftfeuchte von 30 oder 90% im
Klimaschrank gelagert oder einer CO2-Atmosphäre für jeweils 24 h ausgesetzt. Die Ergebnisse
der rheologischen Messungen ergeben ein differenzierteres Bild, als es die Ergebnisse vom
Ausbreitmaß vermuten lassen. Mit Hilfe rheologischer Untersuchungen sind kleine Änderungen
im Fließverhalten und bei der Fließgrenze detektierbar. Das zeitliche Verhalten als auch das
Verhalten auf unterschiedlich starke Belastungen wurde messbar. In Abbildung 1 wird deutlich,
dass die Alterung bei 90 % r.F. den stärksten Einfluss auf den Schubspannungsverlauf hat.
Eine Erhöhung der gemessenen Schubspannung deutet auf das Vorhandensein stärker
gebundener Strukturen. Die Bindemittelphasen unterliegen unterschiedlichen Alterungsmechanismen. Die Oberflächen der Portlandzement-Partikel (PZ-Partikel) werden bei hohen
Feuchten durch Wasserdampf belegt, zum Teil ist dieser Effekt irreversibel. Tonerdezement
(TZ) scheint dagegen sensibler gegenüber CO2 zu reagieren. Dadurch werden auch die
Eigenschaften der entsprechenden Versätze beeinflusst. Die Wasserdampfadsorption (DVS)
kann zur Charakterisierung der Oberflächen und Mikrostruktur mittels Sorptionsisothermen oder
der Kinetik der Sorption eingesetzt werden. Bei TZ erfolgen die Masseänderungen auf sehr
geringem Niveau und in kurzen Zeiten. Bei PZ ist bei Feuchten über 90 % eine ausgeprägte,
z.T. irreversible Masseänderung zu bemerken (Abbildung 2).
Abb. 1: Zeit-Fließkurven für Mörtelmischungen
jeweils 15 min nach Wasserkontakt nach
verschiedenen Behandlungen der PZKomponente (frisch, gealtert bei 30 und 90 %
r.F. und nach CO2-Behandlung)
Abb. 2: Kinetik der Massenänderungen
(DVS-Messungen) für PZ und TZ;
jeweils frisch und gealtert bei 30 und 90 %
r.F.
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Prof. Thomas A. Bier
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Tel.:+ 49 3731 39 4242
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Veränderung von Zementoberflächen durch atmosphärische Exposition
Ein Forschungsschwerpunkt ist die Erfassung der Veränderungen von PortlandzementPartikeloberflächen infolge von Wassersorptionsprozessen, die als Hydratisierung bezeichnet
werden.
Zement ist ein hydraulisches Bindemittel, der durch Hydratisierung erstarrt und erhärtet. Die
Eigenschaften von Zementen ändern sich im Laufe der Zeit. Nach 3-6 Monaten Lagerungszeit
verlieren die Zemente ihre Aktivität. Die Ursachen dieser Änderungen liegen in der hohen
chemischen Reaktivität der Klinkerphasen des Zements gegenüber den Wassermolekülen und
Kohlenoxidmolekülen der Luft und somit in der Änderung der Zementpartikeloberflächen infolge
atmosphärischer Exposition. In der Literatur findet man zahlreiche Untersuchungen zu ZementWasser-Wechselwirkungen, in welchen überwiegend chemische Umsetzungen in den
Klinkerphasen erörtert werden. Die Bedeutung physikalischer Oberflächenphänomene in diesen
Prozessen wird wenig oder gar nicht diskutiert. Untersuchungen zum Einfluss atmosphärischer
Exposition auf die Zementpartikeloberfläche zeigten, dass der Anstieg der Umgebungsfeuchtigkeit auf über 65 % r.F. zu irreversiblen Änderungen der Zementpartikeloberflächen führt,
begleitet durch eine zunehmende Wasseraufnahme der Probe (Abbildung 1). Die Irreversibilität
der Änderungen von Partikeloberflächen spiegelt sich auch im Verlauf des zweiten
Sorptionszyklus wider, dessen Wasseraufnahme sofort mit der Steigerung der
Umgebungsfeuchtigkeit beginnt. Diese Änderungen der Phasenbestände wurden mittels
Röntgenbeugungsdiagramm bestätigt (Abbildung 2).
Date: 18 Aug 2006
Time: 12:42 pm
File: PZ 2Z 170806.XLS
Sample: PZ 2 Zyklen
Temp: 26,0 °C
Meth: Zemstein 2cycles.SAO
M(0): 19,2182
DVS Isotherm Plot
Cycle 1 Sorp
Cycle 1 Desorp
Cycle 2 Sorp
Cycle 2 Desorp
Impulse/s
PZ, Rohmaterial
PZ, 2 Zyklen
PZ, 4 Tage 95%
20
18
1000
Change In Mass (%) - Dry
16
14
12
10
500
8
6
4
2
0
0
0
20
40
60
80
100
10
120
20
30
40
50
60
70
Position [°2Theta]
Target RH (%)
DVS - The Sorption Solution
© Surface Measurement Systems Ltd UK 1996-2000
Abb. 1: Ergebnisse der Simulation einer
atmosphärischen Belastung einer
Portlandzementprobe durch gesteuerte
Wasserdampfsorption mittels DVS–Anlage
(Dynamic Vapour Sorption, Fa. Porotec,
Deutschland)
Abb. 2: Ergebnisse der Röntgenbeugungsuntersuchungen von Portlandzementproben
ohne atmosphärische Belastung (schwarz);
nach 2 Zyklen in der DVS (grün) und nach
4 Tagen bei 95 % r.F. im Klimaschrank
(hellgrün) (Röntgenbeugungsdiffraktometer
Philips X´Pert MPD)
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Prof. Thomas Bier
Dipl. Ing. Irina Kruglenia
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High Performance Mortars and Concretes Using Secondary Raw Materials (SRM)
Secondary raw materials (SRM’s) including silica fume (SF), limestone powder (LSP), rice husk
ash (RHA), and fly ash (FA), as well as their suitable combinations are used frequently for self
compacting concrete (SCC) in order to improve the concrete quality in terms of flow, early
volume stability, strength, and microstructure. The shape, size, and morphology of SRM’s are
very important for such improvements. In order to produce SCC chemical admixtures such as
superplasticizer (SP) are necessary. The SCC’s demand for SP depends on the particle size,
shape and surface morphology of SRM’s. The investigations of SRM’s by means of mercury
intrusion porosity did show different results for different SRM’s (see Fig. 1). Fig. 2 shows the
correlation between the SP-demand of the self compacting mortar and the pore size distribution
of the SRM’s, whereby the demand increases with increasing porosity. Further properties such
as early shrinkage are also depending on the SRM-qualities. Fig. 3 and Fig. 4 show the results
of the early shrinkage of self compacting mortars measured by means of shrinkage channels
(by Schleibinger, Germany). Here it becomes visible, that the LSP-containing mixture did show
shrinkage even under covered conditions. Besides the highest SP demand for a target flow of
SCM systems, hardened LSP-containing SCM systems showed the lowest compressive
strengths and maximum pore sizes between day 1 and 7. It is clear that the behavior of SCC
depends strongly on the type of SRM. If strength is considered, SP-demand and shrinkage, LSP
is not necessarily the number one choice of SRM’s to be used in SCC’s.
Fig. 1: MIP results of various SRM’s
Fig. 2: Relation between SRM porosity and
SP-demand of SCM systems
Fig. 3: Early shrinkage results of FAcontaining SCM systems in two exposures
Fig. 4: Early shrinkage results of LSPcontaining SCM systems in two exposures
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Prof. S. Ali Rizwan
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Sie erreichen uns
mit dem Auto:
-
Autobahn A4 bis Abfahrt Siebenlehn
weiter auf der B101 Richtung Freiberg (ca. 16 km)
von der Autobahn kommend erreichen sie in Freiberg die Leipziger Straße
an der Ampel nach links in die Lampadiusstraße abbiegen
an der nächsten Kreuzung nach links in die Agricolastraße abbiegen
nach ca. 50 m befindet sich auf der linken Seite das Institut für Keramik, Glas- und
Baustofftechnik
mit dem Flugzeug:
-
ab Flughafen Dresden oder Leipzig mit dem Auto Richtung Freiberg
mit der Bahn:
-
ab Freiberger Hbf. Richtung Zentrum und dann Richtung Campus
30 Min. Fußweg
mit dem Bus:
-
ab Freiberger Busbahnhof: Richtung Zentrum und dann Richtung Campus
30 Min. Fußweg
Jahresbericht 2006
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