MASON: Betonerhärtung in Schwerelosigkeit - Simulationen mit dem Klinostaten

Frau Univ.-Prof. Dr.-Ing. Martina Schnellenbach-Held zur Vollendung des 60. Lebensjahrs gewidmet
Im Rahmen des Projekts MASON (Material Science on Solidification of Concrete) wird der Einfluss der Erdgravitation auf die Erhärtung von Beton untersucht. Ziel dabei ist es, einerseits Rückschlüsse auf die Eignung von Beton für die Verwendung auf extraterrestrischen Himmelskörpern zu ziehen und andererseits mögliche Erkenntnisse hinsichtlich eines ressourcenschonenderen Einsatzes auf der Erde zu gewinnen. Hierzu wurden vom deutschen ESA-Astronauten Matthias Maurer im Rahmen der Mission “Cosmic Kiss” auf der Internationalen Raumstation (ISS) 64 Betonproben in Schwerelosigkeit hergestellt. Diese werden verglichen sowohl mit konventionell unter terrestrischer Schwerkraft (1g) ausgehärten Proben als auch mit Probekörpern, die während der Erstarrungszeit in einem Klinostaten rotiert wurden. Durch die Klinostatrotation wird die Schwerelosigkeit simuliert und mögliche Auftriebs- oder Sedimentationsvorgänge im Frischbeton werden minimiert. Das Funktionsprinzip, ein Ansatz, die zutreffende Rotationsgeschwindigkeit abzuschätzen, sowie Ergebnisse einer Studie mit verschiedenen Mischungen und unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten werden nachfolgend vorgestellt.

MASON: Concrete hardening in microgravity - Simulations with the clinostat
The MASON project (Material Science on Solidification of Concrete) is investigating the influence of Earth gravity on the hardening of concrete. The aim of this research project is, on the one hand, to draw conclusions about the suitability of concrete for use on extraterrestrial celestial bodies and, on the other hand, to gain possible insights into a more resource-efficient use on Earth. To this end, German ESA astronaut Matthias Maurer produced 64 concrete samples in microgravity as part of the “Cosmic Kiss” mission on the International Space Station (ISS). These are compared both with conventionally cured specimens under terrestrial gravity (1g) and with specimens that were rotated in a clinostat during the solidification period. The clinostat rotation simulates microgravity, and possible buoyancy or sedimentation processes in the fresh concrete are minimized. The principle of operation, an approach to estimate the applicable rotation speed, and results of a study with different mixes and different rotation speeds are presented below.