Optimierung der Aggregatpackungsdichte für erhöhte Druckfestigkeit in biozementierten Materialien
Forscher haben die Druckfestigkeit biozementierter Materialien deutlich verbessert, indem sie die Packungsdichte von Aggregatgemischen optimierten. Sie verwendeten das modifizierte Andreassen-Modell, um eine optimale Partikelgrößenverteilungs-Kurve zu entwerfen, die durch Kompaktierungsexperimente validiert wurde. Die optimierte Mischung zeigte während der Biomineralisierung eine höhere Aggregatpackungsdichte, was zu einem geringeren Verbrauch an Zementierlösung führte. Anschließend wurde ein verbessertes Stop-Flow-Druckinjektionsverfahren für Biomineralisierungsexperimente eingesetzt, um die Auswirkungen der Veränderung von Druck und Konzentration der Zementierlösung auf die Biomineralisierungstiefe und die Druckfestigkeit zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass optimale UACP-Gehalte, Drücke und Konzentrationen homogene, hochfeste biomineralisierte Proben ergaben, mit einer maximalen Druckfestigkeit von 57,4 MPa – deutlich höher als in früheren Studien. Geringere Durchflussraten und eine höhere Aggregatpackungsdichte erwiesen sich ebenfalls als vorteilhaft, um höhere Ultraschallgeschwindigkeiten und Druckfestigkeiten zu erreichen.