Zur Hauptnavigation springen Direkt zum Inhalt springen

Logo: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - zur Startseite Deutsche Forschungsgemeinschaft

Information für die Wissenschaft Nr. 83 | 4. Dezember 2019
Schwerpunktprogramm „Opus Fluidum Futurum – Rheologie reaktiver, multiskaliger, mehrphasiger Baustoffsysteme“ (SPP 2005)

Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat im März 2016 die Einrichtung des Schwerpunktprogramms „Opus Fluidum Futurum – Rheologie reaktiver, multiskaliger, mehrphasiger Baustoffsysteme“ (SPP 2005) beschlossen. Als Laufzeit sind sechs Jahre vorgesehen. Die DFG lädt hiermit ein zur Antragstellung für die zweite dreijährige Förderperiode.

Wissenschaftliche Ziele

Die wissenschaftliche Zielsetzung besteht darin, theoretische und experimentelle Grundlagen für eine rheologiebasierte Gestaltung von Bauprozessen sowie für die Entwicklung neuer, nachhaltiger Baustoffe und bahnbrechender Verarbeitungstechnologien zu schaffen. Im Einzelnen soll das Schwerpunktprogramm die folgenden Ziele verfolgen:

  • Untersuchung und Analyse der Wechselwirkungen reaktiver (hydratisierender) Partikel auf der Mikroebene einschließlich der Quantifizierung der Einflüsse (Morphologie, Chemie, Temperatur, Zeit etc.) und der Modellierung der Partikelwechselwirkung
  • Entwicklung von Strategien und Konzepten zur Beschreibung von Verformungs- und Fließprozessen von Frischbeton auf Basis mikroskaliger Prozesse und unter Berücksichtigung mesoskopischer Vorgänge (Entmischung, Entlüftung, Faserverteilung etc.)
  • Analyse und Durchdringung der maßgebenden Verarbeitungsvorgänge von Frischbeton (Fördern, Einbau, Verdichten, Glätten etc.) unter Anwendung wissenschaftlicher Werkzeuge und Methoden der Rheologie
  • Ausarbeitung der Messmethoden zur Erfassung des Frischbetonverhaltens auf unterschiedlichen Betrachtungsebenen und für unterschiedliche Beanspruchungsszenarien
  • Entwicklung konstitutiver Stoffgesetze für Frischbeton zur Simulation der Phasen und Prozesse der Verarbeitung

Zur Erreichung dieser Zielsetzungen ist das Programm in drei Module gegliedert.

Modul I: Partikelwechselwirkungen als Grundlage der Rheologie von Bindemittelsuspensionen

Modul II: Fließ- und Verformungsverhalten von Frischbeton

Modul III: Stoffgesetze und Methoden zur Beschreibung und Beeinflussung technologischer Prozesse

Thematische Eingrenzung des Schwerpunktprogramms

Modul I

In der ersten Förderperiode wurden insbesondere Arbeiten zu Kraft-Partikelabstands-Wirkungsbeziehungen unter Berücksichtigung der Bindemittelzusammensetzung und der Zugabe organischer Betonzusatzmittel erarbeitet. Als Referenzmaterialien dienten ein Portlandzement, ein Hochofenzement und zwei unterschiedliche Fließmittel. Der Schwerpunkt der zweiten Förderphase wird auf die Erweiterung der Betrachtungen auf Betonzusammensetzungen mit nachhaltigen Zusatzstoffen gelegt. Ein Kalksteinmehl und ein calcinierter Ton dienen zusammen mit dem Portlandzement und Fließmitteln aus der ersten Förderperiode als Referenzmaterialien. Andere Bindemittelsysteme wie zum Beispiel Geopolymere oder alternative Zemente (beispielsweise Calcium-Aluminat-Zemente oder anorganische Phosphatzemente) werden im Schwerpunktprogramm nicht betrachtet. Die Verwendung weiterer Zusatzmittel ist je nach der Problemstellung zusätzlich möglich. Die Entwicklung von Zusatzstoffen und -mitteln gehört nicht zu den Zielen des Schwerpunktprogramms.

Modul II

Im zweiten Modul wurden bisher Methoden zur Übertragung partikelbasierter Wechselwirkungen auf das makroskopische Fließ- und Verarbeitungsverhalten von Baustoffsuspensionen erarbeitet. Neben Untersuchungen an homogenen Suspensionen wurden insbesondere auch scherbedingte Entmischungsvorgänge untersucht und modelltheoretisch erfassbar gemacht. Auf diesen Erkenntnissen soll in der zweiten Förderperiode die analytische und numerische Modellierung von Betonfließverhalten ausgebaut werden. Die Entwicklung grundlegend neuer numerischer Algorithmen ist nicht das Ziel des Schwerpunktprogramms, vielmehr soll der Fokus auf die möglichst zutreffende Wiedergabe beziehungsweise Vorhersage des Materialverhaltens im Kontext der jeweiligen Beanspruchungen und Rahmenbedingungen gerichtet sein. Zudem sollen sich Forschungsarbeiten in der zweiten Förderphase insbesondere auf Sonderbetone wie wasserarme Betone, Betone für additive Fertigungsprozesse, Faserbetone und Betone mit rezyklierter Gesteinskörnung konzentrieren.

Modul III

In der ersten Phase des Schwerpunktprogramms wurden spezifische bautechnologische Prozesse, wie das Füllen einer Schalung mit Beton oder das Pumpen von Beton, analytisch und numerisch modelliert. Es wurden erste Betrachtungen in Bezug auf neuartige Einbautechnologien und die zugehörigen Betone, wie beispielsweise das 3-D-Drucken mit Beton, angestellt. Bei den technologieaffinen Projekten wurde eine enge Anknüpfung an die in Modul I und II zu entwickelnden Stoffgesetzmäßigkeiten sowie eine physikalisch basierte Beschreibung des Prozesses verfolgt.

In der zweiten Förderperiode soll bei der Auswahl der betrachteten Prozesse nach wie vor das rheologische Verhalten der fertigen Suspension und nicht die Technik zur Herstellung dieser Suspension im Vordergrund stehen. Im Hinblick auf Arbeiten an der Schnittstelle Baustofftechnik/Maschine wird ebenfalls erwartet, dass die rheologischen Eigenschaften der Suspension deutlich im Vordergrund der Forschung stehen. Additive Fertigungsprozesse sollen eine prominente Rolle spielen. Gegenstand des Programms ist nicht die Optimierung/Verbesserung einzelner technologischer Prozesse, sondern vielmehr die Schaffung der wissenschaftlichen Grundlagen, auf deren Basis eine solche Optimierung im Rahmen industrienaher Vorhaben vorgenommen werden kann.

Die adressierten Fragen sollten in jedem Projektantrag auf mindesten zwei der durch Modul I bis III definierten Skalen behandelt werden. In der zweiten Förderperiode verschiebt sich der Schwerpunkt der Arbeiten von Modul I zu den Modulen II und III. Um die übergeordneten Ziele des Programms durch eine ausgeprägt interdisziplinäre Zusammenarbeit von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern zu erreichen, sind Gemeinschaftsanträge aus verschiedenen Fachdisziplinen besonders erwünscht. Bei der Verbundbildung kann Prof. Dr.-Ing. Viktor Mechtcherine als Koordinator des Programms gegebenenfalls unterstützen. Beachten Sie, dass sich das Schwerpunktprogramm 2005 einer gemeinsamen, synergetischen und nachhaltigen Nutzung von im Rahmen des Schwerpunktprogramms erzeugten Daten verpflichtet.

Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler mit kürzlich abgeschlossener Promotion (Postdocs) werden ermutigt, Anträge einzureichen. Bei der Fördermaßnahme wird den Regelungen der DFG bezüglich der forschungsorientierten Gleichstellungsstandards besondere Beachtung geschenkt werden.

Reichen Sie Ihren Antrag für die zweite Förderphase bitte bis spätestens 3. April 2020 bei der DFG ein. Die Antragstellung erfolgt ausschließlich über das elan-Portal zur Erfassung der antragsbezogenen Daten und zur sicheren Übermittlung von Dokumenten. Sofern Sie beabsichtigen, einen Neuantrag einzureichen, wählen Sie bitte unter „Antragstellung – Neues Projekt – Schwerpunktprogramm“ im elektronischen Formular aus der angebotenen Liste „SPP 2005 – Opus Fluidum Futurum – Rheologie reaktiver, multiskaliger, mehrphasiger Baustoffsysteme“ aus.

Handelt es sich bei dem Antrag innerhalb dieses Schwerpunktprogramms um Ihren ersten Antrag bei der DFG, beachten Sie, dass Sie sich vor der Antragstellung im elan-Portal registrieren müssen. Ohne Registrierung bis zum 23. März 2020 ist eine Antragstellung nicht möglich. Bitte wählen Sie im Registrierungsformular bei den abschließenden Angaben ebenso wie bei der Antragstellung Ihr Schwerpunktprogramm aus der angebotenen Liste der Ausschreibungen aus. Die Bestätigung der Registrierung erfolgt in der Regel bis zum darauffolgenden Arbeitstag.

Antragstellerinnen und Antragsteller, die bereits gefördert werden und einen Fortsetzungsantrag stellen wollen, müssen den Antrag über die Registerkarte „Antragstellung – Antragsübersicht/Fortsetzungsantrag“ einreichen. Hier wird Ihr in der Förderung befindliches Projekt angezeigt, und Sie können Ihren Fortsetzungsantrag stellen.

Berücksichtigen Sie bitte beim Aufbau Ihres Antrags das DFG-Merkblatt 54.01 zu Sachbeihilfen mit Leitfaden für die Antragstellung und die Hinweise im Merkblatt Schwerpunktprogramm 50.05, Teil B. Bitte senden Sie ein weiteres Exemplar des Antrags in elektronischer Form an den Koordinator des Programms.

Weiterführende Informationen

Detaillierte Informationen zum Schwerpunktprogramm, zu Modulen und Abgrenzung erhalten Sie im Internet unter:

Das elan-Portal der DFG zur Einreichung der Anträge finden Sie unter:

Die Merkblätter DFG-Vordruck 50.05 und 54.01 stehen unter:

Inhaltliche Fragen beantwortet Ihnen der Koordinator des Schwerpunktprogramms:

Auskünfte zur Antragstellung bei der DFG erteilen:

Fachlich:

Formal:

Hinweis:

Diese "Ausschreibung - Information für die Wissenschaft" ist unter
Interner Linkwww.dfg.de/foerderung/info_wissenschaft/2019/info_wissenschaft_19_83
erreichbar. Bitte verwenden Sie ausschließlich diese URL, um das Dokument zu zitieren oder per Link einzubinden.