D-BAUG - Departement Bau, Umwelt und Geomatik - ETH Zürich

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Abb. 1: Vorgespannter Träger-Stütze-Kno- tenanschluss aus Brettschichtholz mit lokaler Verstärkung mit Hartholz. [ Fig. 1: Post-tensioned beam-column timber joint using hardwood as joint strengthening. ] Abb. 2: Experimentelle Untersuchungen zum Tragverhaltens des vorgespannten Träger-Stütze-Knotenanschlusses. [ Fig. 2: Experimental analysis on the structural behaviour of the post-tensioned beam-column timber joint. ] Highlights ▪ Bauwerke und Infrastruktursysteme [ Constructions and Infrastructure Systems ] D-BAUG Jahresbericht 2010 [ Annual Report 2010 ] ▪ 47
Highlights ▪ Bauwerke und Infrastruktursysteme [ Constructions and Infrastructure Systems ] R. J. Flatt / IfB Prof. Robert J. Flatt Institut für Baustoffe � Chemische Zusatzmittel � Materialwissenschaften in der Denkmalpflege � Kolloid- und Grenzflächenwissenschaften � Rheologie von Partikelsystemen Physikalische Chemie von Baustoffen [ Physical Chemistry of Building Materials ] Nach der Wahl zum ordentlichen Professor für „Physikalische Chemie der Baustoffe“ wird die Forschungsgruppe gegenwärtig auf die folgenden drei wichtigsten Forschungsthemen ausgerichtet: 1. Kolloid- und Grenzflächenwissenschaften der Baustoffe (~50%) 2. Verarbeitung von Baustoffen (~25%) 3. Materialwissenschaften in der Erhaltung und Instandsetzung der Baudenkmäler (~25%) Der erste Schwerpunkt fördert das Verständnis, wie Grenzflächen im Nanobereich gezielt manipuliert werden können, um technologische Eigenschaften wie Verarbeitbarkeit (Rheologie), Festigkeit, Haftung,Wasseraufnahme oder Korrosion zu verändern. Übergeordnetes Ziel ist es, die Nachhaltigkeit von Baustoffen zu erhöhen. Wichtige Teilaspekte befassen sich mit der Beeinflussung der rheologischen Eigenschaften (Superverflüssiger und Viskositätsregler). Dies ergibt eine wichtige Wechselwirkung mit dem zweiten Schwerpunkt. Die untersuchten Materialien sind hauptsächlich Beton, Gips, Backstein und Natursteine. Der dritte Forschungsschwerpunkt soll das Verständnis fördern, wie makroskopische Eigenschaften durch Änderungen in der chemischen Zusammensetzung oder der Prozessparameter auf verschiedenen Skalen (Nano und Mikro) beeinflusst werden können. In allen Fällen spielen chemische Zusatzmittel eine entscheidende Rolle. Diese Substanzen erzielen mit kleinsten Mengen eine grosse Wirkung und können als „chemische Gewürze“ der Baustoffe beschrieben werden. Sie wirken durch die gezielte Veränderung von Grenzflächen Eigenschaften im System und eröffnen damit zahlreiche Wege um das Systemverhalten zu ändern (Abb. 1). In den letzten Jahren wurden grosse Fortschritte im Verständnis der Wirkungsweise solcher Zusatzmittel erzielt, z.B. Konformation bei der Adsorption (Abb. 2) oder bei der Assoziation mit reagierenden Phasen des Zements (Abb. 3). 48 ▪ D-BAUG Jahresbericht 2010 [ Annual Report 2010 ] [ Institute for Building Materials ] [ � Chemical admixtures ] [ � Material science of built cultural heritage ] [ � Applied colloid and interface science ] [ � Rheology of particulate systems ] [ Since the arrival of its new director, the Chair has taken the new direction of “Physical Chemistry of Building Materials” An important reorganization is underway to develop the three main research areas described below: 1. Colloidal and interfacial science applied to building materials (~50%) 2. Processing of building materials (~25%) 3. Materials Science of Conservation and Repair of Built Cultural heritage (~25%) The first part deals with understanding how interfaces can be manipulated to modify engineering properties as workability (rheology), strength, adhesion, sorptivity or corrosion. The overriding objective is to increase the sustainability of building materials. Important issues deal with“rheology modifiers”(superplasticizers and viscosity modifying agents). Consequently, there is an important interaction with the second area: processing (~25%). Materials investigated are mineral building materials, in particular concrete, although gypsum, brick and stone can also be included. The materials science of conservation and repair of built cultural heritage is approached from a similar angle as the other topics.Various length scales are examined, to understand how to control macroscopic properties through composition or processing changes. In all cases chemical admixtures play an essential role. These products achieve big effects with small additions and can be described as the “chemical spices” of building materials. They operate by modifying interfacial properties in the system, which offers many options of changing the system behavior (Fig. 1). Over recent years much progress has been made in understanding the behavior of such admixtures, as for example their adsorbed conformation (Fig. 2) and associating to some reacting phases from cement (Fig.3). ]
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