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Mit 4,1 Milliarden Tonnen pro Jahr ist Zement das Industrieprodukt mit der weltweit größten Produktionsmenge. Hauptanwendung findet er als Bindemittel in Beton. Auch auf dem Mond könnten in naher Zukunft Kuppelbehausungen aus Beton entstehen, um Astronauten als Zwischenstation auf ihrem Weg zum Mars zu dienen. Doch wie bilden sich Zementkeime und wie wachsen Kristalle beim Aushärten des Zements in der Schwerelosigkeit? Antworten auf diese Fragen stehen in den „Nachrichten aus der Chemie“.
Bereits vor mehr als 2000 Jahren wurde Zement entdeckt. Als Bindemittel sorgt er im Beton für die Festigkeit des Baustoffs und härtet durch die chemische Reaktion mit Wasser, die Hydratation. Nach der Wasserzugabe bildet sich ein starres Gefüge aus Hydraten oder Kristallen, die den Raum zwischen den Feststoffpartikeln des Zements füllen und den Aushärtungsprozess starten. Die Kristalle sind dabei nicht größer als wenige Nanometer. Noch heute ist dieser Vorgang Gegenstand der Forschung, denn das Verhalten einzelner Zementbestandteile variiert stark.
Das Team von Johann Plank von der Fakultät für Chemie der TU München untersucht, wie Schwerelosigkeit Größe, Menge und Gestalt der Hydratationsprodukte beeinflusst. Während eines Tests im Flugzeug erreichten sie eine Schwerelosigkeitsphase von 22 Sekunden, in denen sie die Zementbestandteile zusammenmischten. In dieser Mikrogravitationsphase bildet der Zement durchschnittlich kleinere, dafür aber mehr Kristalle mit ungewöhnlichen Formen als unter normaler Schwerkraft. Im Gegensatz dazu kristallisieren Spezialzemente wie Tiefbohrzement während der Schwerelosigkeit nicht anders als auf der Erde. Dies liegt an ihrer chemischen Zusammensetzung.
Für aussagekräftigere Ergebnisse müsste der Beton länger in der Schwerelosigkeit untersucht werden als die 22 Sekunden in der Mikrogravitation. Diese Versuche lassen jedoch erwarten, dass unter länger andauernder Schwerelosigkeit andere Zementgefüge entstehen als auf der Erde. Die kleineren Kristalle könnten im Zement stärker miteinander verwachsen und ihn fester machen.
Wie die Chemiker Johann Plank und Markus R. Meier in ihren Experimenten zeigen, eignet sich Beton potenziell als Baustoff auf dem Mond. Die PDF-Datei des Beitrags gibt es bei der Redaktion der „Nachrichten aus der Chemie“ unter nachrichten@gdch.de.
Nahezu 60.000 anspruchsvolle Chemiker und Chemikerinnen aus Wissenschaft, Wirtschaft und Lehre informieren sich mit den „Nachrichten" über Entwicklungen in der Chemie, in angrenzenden Wissenschaften sowie über gesellschaftliche und wirtschaftliche Aspekte. Kennzeichen der Zeitschrift der Gesellschaft Deutscher Chemiker sind das breite Spektrum der Berichte sowie das einmalige Informationsangebot an Personalien, Veranstaltungs- und Fortbildungsterminen.
http://www.nachrichtenausderchemie.de
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Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students, Teachers and pupils
Chemistry, Construction / architecture, Materials sciences, Physics / astronomy
transregional, national
Miscellaneous scientific news/publications, Transfer of Science or Research
German
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