Porenstruktur und Schallabsorption offenzelliger Mineralschäume

Die Untersuchungen dienen dem Upcycling feinkörniger Bau-und Abbruchabfälle zu mineralischen Bauprodukten mit hohem Gebrauchswert, bekannter Gefahrstoff-Belastung sowie einer ausgeglichenen Ökobilanz über den gesamten Lebenszyklus (Projekt ""StaubGold""). Ausgangspunkt ist die Beschreibung der Schallausbreitung in diversen Mineralschäumen: Wellenzahlen und charakteristische Impedanzen wurden im Impedanzrohr direkt gemessen; die Bestimmung der Parameter für das Johnson-Champoux-Allard-Modell erfolgte indirekt. Außerdem wurden diese Modellparameter aus Mikro-Tomografien mithilfe der Software GeoDict ermittelt. Darüber hinaus erlauben die Tomografien eine Charakterisierung der Porenmorphologie mit integralgeometrischen Maßen (Minkowski-Funktionale, einschließlich topologischer Information über die Konnektivität). Zusammenhänge zwischen diesen geometrischen Größen einerseits und Strömungswiderstand und Schallausbreitung andererseits werden diskutiert. Der zentrale theoretische Schritt bei der Optimierung der schallabsorbierenden Eigenschaften ist die Erzeugung fiktiver statistischer Porenstrukturen (""Boolesche Modelle""), die die gleichen integralgeometrischen Maße wie die realen Schäume besitzen und damit auch zu entsprechenden physikalische Eigenschaften führen sollten. Dass diese berechneten Strukturen durch wenige Parameter spezifiziert sind, ermöglicht sinnvolle Strukturvariationen in überschaubarem Rahmen. Die aussichtsreichsten Varianten sollen in Mischsystemen aus Tensid- und Proteinschäumen realisiert werden.