@phdthesis{Schlaffke,
  author    = {Schlaffke, Markus},
  title     = {Die Rekonstruktion des Menaka-Archivs: Navigationen durch die Tanz-Moderne zwischen Kolkata, Mumbai und Berlin 1936-38},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4706},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220823-47069},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {Die Europatournee des Indischen Menaka-Balletts von 1936-38 ist der Ausgangspunkt dieser archivologischen Navigation entlang der Spuren indischer K{\"u}nstlerInnen in Europa. In einer breit angelegten Archivrecherche wurden dazu Dokumente, Fundst{\"u}cke, orale Erinnerungen und ethnografische Beobachtungen aus dem Kontext der Menaka-Tournee durch das nationalsozialistische Deutschland zusammengetragen. Das Buch beschreibt den Rekonstruktionsprozess eines bedeutsamen Projekts der indischen Tanzmoderne. Es verfolgt dabei eine Methode, mit der sich die fragmentierten Dokumente des Medienereignisses als Spur lesen lassen und nutzt eine k{\"u}nstlerisch-forschende Involvierung in gegenw{\"a}rtige Erinnerungspolitiken, in welche die verflochtenen Strukturen der k{\"u}nstlerischen Avantgarde zwischen Kolkata, Mumbai und Berlin hineinreichen. Die Spur des Menaka-Ballett erweist sich dabei als Teil weitreichender ideologischer, t{\"a}nzerischer, musikalischer, filmischer und literarischer Str{\"o}mungen, die auch in gegenw{\"a}rtigen kulturellen Bestimmungen fortwirken. Fotografien, Zeitungsberichte, Film- und Tonaufnahmen, Briefe und pers{\"o}nliche Erinnerungst{\"u}cke erz{\"a}hlen davon, wie sich, vor dem Hintergrund der im antikolonialen Aufbruch befindlichen Kulturreform in Indien, und der nationsozialistisch-v{\"o}lkischen Kulturpolitik in Deutschland, die T{\"a}nzerinnen und Musiker der indischen Ballettgruppe und die deutsche {\"O}ffentlichkeit im gegenseitigen Spiegel betrachteten, w{\"a}hrend die Vorzeichen des kommenden Krieges immer deutlicher wurden.},
  subject      = {Menaka <Madame>},
  language  = {de}
}
@phdthesis{ShaabanMohamed,
  author    = {Shaaban Mohamed, Ahmed Mostafa},
  title     = {Isogeometric boundary element analysis and structural shape optimization for Helmholtz acoustic problems},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4703},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220816-47030},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {In this thesis, a new approach is developed for applications of shape optimization on the time harmonic wave propagation (Helmholtz equation) for acoustic problems. This approach is introduced for different dimensional problems: 2D, 3D axi-symmetric and fully 3D problems. The boundary element method (BEM) is coupled with the isogeometric analysis (IGA) forming the so-called (IGABEM) which speeds up meshing and gives higher accuracy in comparison with standard BEM. BEM is superior for handling unbounded domains by modeling only the inner boundaries and avoiding the truncation error, present in the finite element method (FEM) since BEM solutions satisfy the Sommerfeld radiation condition automatically. Moreover, BEM reduces the space dimension by one from a volumetric three-dimensional problem to a surface two-dimensional problem, or from a surface two-dimensional problem to a perimeter one-dimensional problem. Non-uniform rational B-splines basis functions (NURBS) are used in an isogeometric setting to describe both the CAD geometries and the physical fields. IGABEM is coupled with one of the gradient-free optimization methods, the Particle Swarm Optimization (PSO) for structural shape optimization problems. PSO is a straightforward method since it does not require any sensitivity analysis but it has some trade-offs with regard to the computational cost. Coupling IGA with optimization problems enables the NURBS basis functions to represent the three models: shape design, analysis and optimization models, by a definition of a set of control points to be the control variables and the optimization parameters as well which enables an easy transition between the three models. Acoustic shape optimization for various frequencies in different mediums is performed with PSO and the results are compared with the benchmark solutions from the literature for different dimensional problems proving the efficiency of the proposed approach with the following remarks: - In 2D problems, two BEM methods are used: the conventional isogeometric boundary element method (IGABEM) and the eXtended IGABEM (XIBEM) enriched with the partition-of-unity expansion using a set of plane waves, where the results are generally in good agreement with the linterature with some computation advantage to XIBEM which allows coarser meshes. -In 3D axi-symmetric problems, the three-dimensional problem is simplified in BEM from a surface integral to a combination of two 1D integrals. The first is the line integral similar to a two-dimensional BEM problem. The second integral is performed over the angle of revolution. The discretization is applied only to the former integration. This leads to significant computational savings and, consequently, better treatment for higher frequencies over the full three-dimensional models. - In fully 3D problems, a detailed comparison between two BEM methods: the conventional boundary integral equation (CBIE) and Burton-Miller (BM) is provided including the computational cost. The proposed models are enhanced with a modified collocation scheme with offsets to Greville abscissae to avoid placing collocation points at the corners. Placing collocation points on smooth surface enables accurate evaluation of normals for BM formulation in addition to straightforward prediction of jump-terms and avoids singularities in \$\mathcal{O} (1/r)\$ integrals eliminating the need for polar integration. Furthermore, no additional special treatment is required for the hyper-singular integral while collocating on highly distorted elements, such as those containing sphere poles. The obtained results indicate that, CBIE with PSO is a feasible alternative (except for a small number of fictitious frequencies) which is easier to implement. Furthermore, BM presents an outstanding treatment of the complicated geometry of mufflers with internal extended inlet/outlet tube as an interior 3D Helmholtz acoustic problem instead of using mixed or dual BEM.},
  subject      = {Randelemente-Methode},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Arganaraz,
  author    = {Arga{\~n}araz, Cecilia Magdalena},
  title     = {Tiempos imaginados y espacios {\´a}ridos: controversias en torno al agua en el Valle de Catamarca (siglos XIX-XX)},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4681},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220803-46817},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {The thesis addresses journalistic, administrative and judicial historical documentation to analyze the links between aridity and geographical imaginaries in the province of Catamarca (Argentina), from a historical point of view. The research aims to contribute to the understanding of the "non-hegemonic" versions of Modernity, its territoriality and the productions of geographic imaginaries that they involve. To provide a broad purpose, it raises as an object of study the ways in which "modern" practices, actors, links, discourses and expectations about the territory are mobilized when they are located in a space in "other" water conditions. those that are intended to "civilize" it. The general objective of the research is to analyze time-space controversies around water in the city and valley of Catamarca towards 19th and 20th centuries. The specific objectives derived are a) analyzing how various actors are related to waters behavior - in other words, the local water regime - in Catamarca and the meanings built around it. b) to analyze the controversies about the place of Catamarca and its water regime in the local and national geographic imaginary. c) analyze controversies in which the relationships between actors and materialities involved in modernization projects are put into discussion. These concerns by the experience of the actors and by the historical-spatial imagination of the territory, combined, led to the construction of an interdisciplinary methodology based on tools from anthropology, sociology, geography and history.},
  subject      = {Anthologie},
  language  = {es}
}
@phdthesis{Torres,
  author    = {Torres, C{\´e}sar},
  title     = {El paisaje de la Cuenca Lechera Central Argentina: la huella de la producci{\´o}n sobre el territorio},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4683},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220803-46835},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {427},
  abstract  = {In recent times, the study of landscape heritage acquires value by virtue of becoming an alternative to rethink regional development, especially from the point of view of territorial planning. In this sense, the Central Argentine Dairy Basin (CADB) is presented as a space where the traces of different human projects have accumulated over centuries of occupation, which can be read as heritage. The impact of dairy farming and other productive activities has shaped the configuration of its landscape. The main hypothesis assumed that a cultural landscape would have been formed in the CADB, whose configuration would have depended to a great extent on the history of productive activities and their deployment over the territory, and this same history would hide the keys to its alternative. The thesis approached the object of study from descriptive and cartographic methods that placed the narration of the history of territory and the resources of the landscape as a discursive axis. A series of intentional readings of the territory and its constituent parts pondered the layers of data that have accumulated on it in the form of landscape traces, with the help of an approach from complementary dimensions (natural, sociocultural, productive, planning). Furthermore, the intersection of historical sources was used in order to allow the construction of the territorial story and the detection of the origin of the landscape components. A meticulous cartographic work also helped to spatialise the set of phenomena and elements studied, and was reflected in a multiscalar scanning.},
  subject      = {Landschaft},
  language  = {es}
}
@phdthesis{Cicek,
  author    = {Cicek, Burhan},
  title     = {Revisiting vernacular technique: Engineering a low environmental impact earth stabilisation method},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4698},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220803-46989},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {195},
  abstract  = {The major drawbacks of earth as a construction material — such as its low water stability and moderate strength — have led mankind to stabilize earth. Different civilizations developed vernacular techniques mainly focussing on lime, pozzolan or gypsum stabilization. Recently, cement has become the most commonly used additive in earth stabilization as it improves the strength and durability of plain earth. Also, it is a familiar and globally available construction material. However, using cement as an additive reduces the environmental advantages of earth and run counter to global targets regarding the reduction of CO2 emissions. Alternatives to cement stabilization are currently neither efficient enough to reduce its environmental impact nor allow the possibility of obtaining better results than those of cement. As such, this thesis deals with the rediscovery of a reverse engineering approach for a low environmental impact earth stabilization technique, aiming to replace cement in earth stabilization. The first step in the method consists in a comprehensive review of earth stabilization with regards to earthen building standards and soil classification, which allows us to identify the research gap. The review showed that there is great potential in using other additives which result in similar improvements as those achieved by cement. However, the studies that have been conducted so far either use expansive soils, which are not suitable for earth constructions or artificial pozzolans that indirectly contribute to CO2 emissions. This is the main research gap. The key concept for the development in the second step of the method is to combine vernacular additives to both improve the strength and durability of plain earth and to reduce the CO2 emissions. Various earth-mixtures were prepared and both development and performance tests were done to investigate the performance of this technique. The laboratory analyses on mix-design have proven a high durability and the results show a remarkable increase in strength performance. Furthermore, a significant reduction in CO2 emissions in comparison to cement stabilization could be shown. The third step of the method discusses the results drawn from the experimental programme. In addition, the potential of the new earth mixture with regards to its usability in the field of building construction and architectural design is further elaborated on. The method used in this study is the first of its kind that allows investors to avoid the very time-consuming processes such as finding a suitable source for soil excavation and soil classification. The developed mixture has significant workability and suitability for production of stabilized earthen panels — the very first of its kind. Such a panel is practically feasible, reasonable, and could be integrated into earthen building standards in general and in particular to DIN 18948, which is related to earthen boards and published in 2018.},
  subject      = {Lehm},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Gollub,
  author    = {Gollub, Tim},
  title     = {Information Retrieval for the Digital Humanities},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4673},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220801-46738},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {177},
  abstract  = {In ten chapters, this thesis presents information retrieval technology which is tailored to the research activities that arise in the context of corpus-based digital humanities projects. The presentation is structured by a conceptual research process that is introduced in Chapter 1. The process distinguishes a set of five research activities: research question generation, corpus acquisition, research question modeling, corpus annotation, and result dissemination. Each of these research activities elicits different information retrieval tasks with special challenges, for which algorithmic approaches are presented after an introduction of the core information retrieval concepts in Chapter 2. A vital concept in many of the presented approaches is the keyquery paradigm introduced in Chapter 3, which represents an operation that returns relevant search queries in response to a given set of input documents. Keyqueries are proposed in Chapter 4 for the recommendation of related work, and in Chapter 5 for improving access to aspects hidden in the long tail of search result lists. With pseudo-descriptions, a document expansion approach is presented in Chapter 6. The approach improves the retrieval performance for corpora where only bibliographic meta-data is originally available. In Chapter 7, the keyquery paradigm is employed to generate dynamic taxonomies for corpora in an unsupervised fashion. Chapter 8 turns to the exploration of annotated corpora, and presents scoped facets as a conceptual extension to faceted search systems, which is particularly useful in exploratory search settings. For the purpose of highlighting the major topical differences in a sequence of sub-corpora, an algorithm called topical sequence profiling is presented in Chapter 9. The thesis concludes with two pilot studies regarding the visualization of (re)search results for the means of successful result dissemination: a metaphoric interpretation of the information nutrition label, as well as the philosophical bodies, which are 3D-printed search results.},
  subject      = {Information Retrieval},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Nouri,
  author    = {Nouri, Hamidreza},
  title     = {Mechanical Behavior of two dimensional sheets and polymer compounds based on molecular dynamics and continuum mechanics approach},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4670},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220713-46700},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {152},
  abstract  = {Compactly, this thesis encompasses two major parts to examine mechanical responses of polymer compounds and two dimensional materials: 1- Molecular dynamics approach is investigated to study transverse impact behavior of polymers, polymer compounds and two dimensional materials. 2- Large deflection of circular and rectangular membranes is examined by employing continuum mechanics approach. Two dimensional materials (2D), including, Graphene and molybdenum disulfide (MoS2), exhibited new and promising physical and chemical properties, opening new opportunities to be utilized alone or to enhance the performance of conventional materials. These 2D materials have attracted tremendous attention owing to their outstanding physical properties, especially concerning transverse impact loading. Polymers, with the backbone of carbon (organic polymers) or do not include carbon atoms in the backbone (inorganic polymers) like polydimethylsiloxane (PDMS), have extraordinary characteristics particularly their flexibility leads to various easy ways of forming and casting. These simple shape processing label polymers as an excellent material often used as a matrix in composites (polymer compounds). In this PhD work, Classical Molecular Dynamics (MD) is implemented to calculate transverse impact loading of 2D materials as well as polymer compounds reinforced with graphene sheets. In particular, MD was adopted to investigate perforation of the target and impact resistance force . By employing MD approach, the minimum velocity of the projectile that could create perforation and passes through the target is obtained. The largest investigation was focused on how graphene could enhance the impact properties of the compound. Also the purpose of this work was to discover the effect of the atomic arrangement of 2D materials on the impact problem. To this aim, the impact properties of two different 2D materials, graphene and MoS2, are studied. The simulation of chemical functionalization was carried out systematically, either with covalently bonded molecules or with non-bonded ones, focusing the following efforts on the covalently bounded species, revealed as the most efficient linkers. To study transverse impact behavior by using classical MD approach , Large-scale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator (LAMMPS) software, that is well-known among most researchers, is employed. The simulation is done through predefined commands in LAMMPS. Generally these commands (atom style, pair style, angle style, dihedral style, improper style, kspace style, read data, fix, run, compute and so on) are used to simulate and run the model for the desired outputs. Depends on the particles and model types, suitable inter-atomic potentials (force fields) are considered. The ensembles, constraints and boundary conditions are applied depends upon the problem definition. To do so, atomic creation is needed. Python codes are developed to generate particles which explain atomic arrangement of each model. Each atomic arrangement introduced separately to LAMMPS for simulation. After applying constraints and boundary conditions, LAMMPS also include integrators like velocity-Verlet integrator or Brownian dynamics or other types of integrator to run the simulation and finally the outputs are emerged. The outputs are inspected carefully to appreciate the natural behavior of the problem. Appreciation of natural properties of the materials assist us to design new applicable materials. In investigation on the large deflection of circular and rectangular membranes, which is related to the second part of this thesis, continuum mechanics approach is implemented. Nonlinear F{\"o}ppl membrane theory, which carefully release nonlinear governing equations of motion, is considered to establish the non-linear partial differential equilibrium equations of the membranes under distributed and centric point loads. The Galerkin and energy methods are utilized to solve non-linear partial differential equilibrium equations of circular and rectangular plates respectively. Maximum deflection as well as stress through the film region, which are kinds of issue in many industrial applications, are obtained.},
  subject      = {Molekulardynamik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kiesel2022,
  author    = {Kiesel, Johannes},
  title     = {Harnessing Web Archives to Tackle Selected Societal Challenges},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4660},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220622-46602},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2022},
  abstract  = {With the growing importance of the World Wide Web, the major challenges our society faces are also increasingly affecting the digital areas of our lives. Some of the associated problems can be addressed by computer science, and some of these specifically by data-driven research. To do so, however, requires to solve open issues related to archive quality and the large volume and variety of the data contained. This dissertation contributes data, algorithms, and concepts towards leveraging the big data and temporal provenance capabilities of web archives to tackle societal challenges. We selected three such challenges that highlight the central issues of archive quality, data volume, and data variety, respectively: (1) For the preservation of digital culture, this thesis investigates and improves the automatic quality assurance of the web page archiving process, as well as the further processing of the resulting archive data for automatic analysis. (2) For the critical assessment of information, this thesis examines large datasets of Wikipedia and news articles and presents new methods for automatically determining quality and bias. (3) For digital security and privacy, this thesis exploits the variety of content on the web to quantify the security of mnemonic passwords and analyzes the privacy-aware re-finding of the various seen content through private web archives.},
  subject      = {Informatik},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Pereyra2022,
  author    = {Pereyra, Ail{\´e}n Suyai},
  title     = {Continuidades, tensiones y rupturas en las pr{\´a}cticas del habitar, en el marco de las transformaciones de barrios 'tradicionales'. El Caso de barrio G{\"u}emes 2000-2016},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4651},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220524-46511},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {263},
  year      = {2022},
  abstract  = {El presente trabajo se inscribe en el campo de los estudios urbanos y plantea como ejes estructurantes la intersección entre las políticas públicas, el barrio y las prácticas del habitar (de Certeau, 1996, 1999; Gravano, 2003) en el marco de las transformaciones del espacio urbano en los barrios pericentrales, también denominados tradicionales de la ciudad de Córdoba, particularmente lo acontecido en Barrio G{\"u}emes, durante el periodo 2010-2016. El propósito del abordaje se inscribe en conocer y realizar aportes generalizables a la comprensión de las prácticas del habitar como unidad de análisis. En ese marco, el problema de investigación se formula en el siguiente interrogante: ?'cómo se modifican las prácticas del habitar en el marco de las transformaciones urbanas, en un modo de producción capitalista? Se entiende a las prácticas como acciones elementales de las "artes de hacer" que las personas ordinarias ponen en marcha en su vida cotidiana: para circular, cocinar, trabajar, vincularse. También, a través de las mismas resignifican los espacios, les otorgan una valoración (positiva o negativa), se identifican como parte de la identidad y a su vez se reconocen lugares de (des)encuentro y vías de circulación. Para su abordaje se toma como unidad de estudio el caso de barrio G{\"u}emes. El recorte espacial (o físico) del trabajo empírico está localizado en la ciudad de Córdoba, y se sitúa en la periferia del área central. Esta localización permite comprender el surgimiento de las primeras expansiones urbanas como consecuencia del crecimiento demográfico y cómo estas, se transformaron en los primeros barrios. El recorte temporal se encuentra delimitado entre los años 2000 y 2016, respaldado intencionalmente por dos acontecimientos significativos: el censo de población (2001) y la celebración del Bicentenario de la Independencia en Argentina. Los cambios materializados en ciertos espacios urbanos, tanto en ciudades latinoamericanas (Buenos Aires, Salvador de Bahía en Brasil, México Distrito Federal, etc.) como en otras partes del mundo (New Orleans en los Estados Unidos, el distrito de Kreuzberg- Friedrichshain en Berlín, el puerto de Hamburgo en Alemania, etc.) demuestran cómo estos espacios se van transformado acorde al modo de reproducción capitalista. Pues, se trataba de espacios que en algún momento cumplieron funciones económicas-sociales jerarquizadas y luego por la dinámica misma del capitalismo, la sobreacumulación, dejan de ser rentables y pasan a ser espacios "obsoletos". En ese sentido, la omisión de acciones públicas y/o privadas, la desatención y el crecimiento de situaciones sociales conflictivas (delitos, inseguridad, degradación) en estos espacios, funciona como argumento para que los gobiernos locales comiencen a planear el futuro y modernizarlos. De esta manera, se plantean políticas urbanas con el objetivo de impulsar acciones de renovación o rehabilitación para dinamizar económicamente determinados sectores. Dos elementos discursivos aparecen como posibilitadores del proceso de renovación urbana: el turismo y el patrimonio. En ese sentido, bajo la recuperación patrimonial de ciertos lugares se dinamizan los territorios, por lo que el turismo se vuelve una herramienta económica que produce un excedente de plusvalía. La puesta en valor de bienes tangibles e intangibles atrae la afluencia de visitantes y, a la vez, es rentable económicamente. Ahora bien, muchas veces los proyectos tienen en cuenta las variables morfológicas y físicas, dejando en un segundo plano el impacto en el espacio próximo y las relaciones entre los habitantes con su territorio. Actualmente los espacios elegidos por los municipios para la intervención pública y/o privada son los barrios, puesto que son espacios cercanos al centro y considerados estratégicos. Por lo general, el argumento es la necesidad de rehabilitar/renovar zonas poco aprovechadas o degradadas con el objetivo de mejorar la calidad de vida de la población y dinamizar el sector (Brites, 2017; Guevara, 2012). Desde los 2000 el barrio G{\"u}emes asiste a un proceso de crecimiento inusitado. La cantidad de artesanos se disparó y variedad de productos ofrecidos, emergieron los comercios que forman parte de la oferta comercial, gastronómica y cultural del barrio. Hace varios años, presenta nuevos actores económicos que se pueden observar en la apertura de galerías comerciales; ubicadas sobre el eje de las calles Belgrano, Achával Rodríguez, Fructuoso Rivera y la creciente aparición de edificaciones alrededor de la feria artesanal histórica; con la venta y exposición de piezas del arte plástico, gastronomía, negocios de diseñadores cordobeses y hasta la inclusión de la idea del del "desarrollo sustentable" en los techos de las galerías. La modificación del corpus normativo, la aparición de edificación en altura y el boom económico tuvieron como resultado, la valorización del suelo urbano, la retroalimentación en el espacio con el emplazamiento de nuevas actividades comerciales y servicios culturales. A la par, en el espacio barrial se presentan nuevos residentes con otros hábitos y prácticas que ponen en disputa los modos de habitar en el espacio. A riesgo de simplificar, estas transformaciones fueron producto de los cambios políticoideológicos, de los modelos e instrumentos de gestión urbana puestos en juego en los diversos momentos históricos y de las propias prácticas sociales y culturales de los habitantes. De esta manera, se centrará la mirada analítica en las transformaciones de las prácticas del habitar de los pobladores de los Barrios G{\"u}emes, en el marco de la metamorfosis del espacio urbano (atravesado por tendencias de mediatización y mercantilización de la experiencia) que conjugó un proceso de intersección y asociatividad entre políticas públicas y expansión inmobiliaria.},
  subject      = {Stadtviertel},
  language  = {es}
}
@phdthesis{Partschefeld,
  author    = {Partschefeld, Stephan},
  title     = {Synthese von Fließmitteln aus St{\"a}rke und Untersuchung der Wechselwirkung mit Portlandzement},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4640},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220505-46402},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {145},
  abstract  = {Das Ziel dieser Arbeit war es, neuartige Fließmittel auf Basis von St{\"a}rke als nachwachsenden Rohstoff zu synthetisieren und die Wechselwirkung mit Portlandzement zu charakterisieren. Die Notwendigkeit, Alternativen zu synthetischen Zusatzmittel zu erforschen, ergibt sich aus der ben{\"o}tigten Menge zur Verarbeitung von ca. 4,1 Gt/a, wobei ca. 85 \% der Zusatzmittel auf die Fließmittel entfallen. Um Fließmittel aus St{\"a}rke zu synthetisieren, wurden drei Basisst{\"a}rken unterschiedlicher Herkunft verwendet. Es wurde eine Maniokst{\"a}rke mit einer niedrigen Molekularmasse und eine Weizenst{\"a}rke mit einer hohen Molekularmasse verwendet. Dar{\"u}ber hinaus wurde eine Kartoffelst{\"a}rke mit einer mittleren Molekularmasse, die ein Abfallprodukt der kartoffelverarbeitenden Industrie darstellt, genutzt. Die St{\"a}rkefließmittel wurden durch chemische Modifikation in einem zweistufigen Prozess synthetisiert. Im ersten Schritt wurde das Molekulargewicht der Weizen- und Kartoffelst{\"a}rke durch s{\"a}urehydrolytischen Abbau verringert. F{\"u}r die kurzkettige Maniokst{\"a}rke war eine Degradation der Molekularmasse nicht notwendig. Im zweiten Syntheseschritt wurden anionische Ladungen durch das Versetzen der degradierten St{\"a}rken und Maniokst{\"a}rke mit Natriumvinylsulfonat in die St{\"a}rkemolek{\"u}le eingef{\"u}hrt. Beurteilung der Synthesemethode zur Erzeugung von St{\"a}rkefließmitteln In diesem Zusammenhang sollten molekulare Parameter der St{\"a}rkefließmittel gezielt eingestellt werden, um eine Fließwirkung im Portlandzement zu erhalten. Insbesondere die Molekularmasse und die Menge anionischer Ladungen sollte variiert werden, um Abh{\"a}ngigkeiten mit der Dispergierleistung zu identifizieren. 1. Es konnte durch GPC-Messungen gezeigt werden, dass die Molekularmasse der langkettigen Weizenst{\"a}rke durch die gew{\"a}hlten Modifizierungsbedingungen zum s{\"a}urehydrolytischen Abbau verringert werden konnte. Durch Variation der s{\"a}urehydrolytischen Bedingungen wurden 4 degradierte Weizenst{\"a}rken erzeugt, die eine Reduzierung der Molekularmasse um 27,5 - 43 \% aufwiesen. Die Molekularmasse der Kartoffelst{\"a}rke konnte durch s{\"a}urehydrolytischen Abbau um ca. 26 \% verringert werden. 2. Durch PCD-Messungen wurde gezeigt, dass anionische Ladungen durch Sulfoethylierung der freien Hydroxylgruppen in die degradierten St{\"a}rken eingef{\"u}hrt werden konnten. Durch Variation der Dauer der Sulfoethylierung konnte die Menge der anionischen Ladungen gesteuert und gezielt variiert werden, so dass St{\"a}rkefließmittel mit steigender Ladungsmenge in folgender Reihenfolge synthetisiert wurden: W-3 < W-2 < K-1 < W¬-4 < W¬1 < M-1 Im Ergebnis der chemischen Modifizierung konnten 6 St{\"a}rkefließmittel mit variierten Molekularmassen und anionischen Ladungen erzeugt werden. Es konnte gezeigt werden, dass die Herkunft der St{\"a}rke f{\"u}r die chemische Modifizierung unerheblich ist. Die Fließmittel lagen synthesebedingt als basische, w{\"a}ssrige Suspensionen mit Wirkstoffgehalten im Bereich von 23,5 - 50 \% vor. Beurteilung der Dispergierleistung der synthetisierten St{\"a}rkefließmittel Die Dispergierperformance wurde durch rheologische Experimente mit einem Rotationsviskosimeter erfasst. Dabei wurden der Einfluss auf die Fließkurven und die Viskosit{\"a}tskurven betrachtet. Durch Vergleich der Dispergierleistung mit einem Polykondensat- und einem PCE-Fließmittel konnte eine Einordnung und Bewertung der Fließmittel vorgenommen werden. 3. Die rheologische Experimente haben gezeigt, dass die St{\"a}rkefließmittel eine vergleichbar hohe Dispergierleistung aufweisen, wie das zum Vergleich herangezogen PCE-Fließmittel. Dar{\"u}ber hinaus zeigte sich, dass die Fließwirkung der 6 St{\"a}rkefließmittel gegen{\"u}ber dem Polykondensatfließmittel deutlich h{\"o}her ist. Das aus der Literatur bekannte Einbrechen der Dispergierleistung der Polykondensat-fließmittel bei w/z-Werten < 0,4 konnte best{\"a}tigt werden. 4. Alle 6 St{\"a}rkefließmittel f{\"u}hrten zu einer Verringerung der Fließgrenze und der dynamischen Viskosit{\"a}t des Zementleimes bei einem w/z-Wert von 0,35. 5. Der Vergleich der Dispergierleistung der St{\"a}rkefließmittel untereinander zeigte, dass die anionische Ladungsmenge einen Schl{\"u}sselparameter darstellt. Die St{\"a}rkefließmittel M-1, K-1, W-1 und W-4 mit anionischen Ladungsmengen > 6 C/g zeigten die h{\"o}chste Dispergier¬performance. Die vergleichend herangezogenen klassischen Fließmittel wiesen anionische Ladungsmengen im Bereich von 1,2 C/g (Polycondensat) und 1,6 C/g (PCE) auf. Die Molekularmasse schien f{\"u}r die Dispergierleistung zun{\"a}chst unerheblich zu sein. Aus diesem Grund wurde die Basisweizenst{\"a}rke erneut chemisch modifiziert, indem anionische Ladungen eingef{\"u}hrt wurden, ohne die Molekularmasse jedoch zu verringern. Das St{\"a}rkederivat wies verdickende Eigenschaften im Zementleim auf. Daraus konnte geschlussfolgert werden, dass eine definierte Grenzmolekularmasse (150.000 Da) existiert, die unterschritten werden muss, um Fließmittel aus St{\"a}rke zu erzeugen. Des Weiteren zeigen die Ergebnisse, dass durch die chemische Modifizierung sowohl Fließmittel als auch Verdicker aus St{\"a}rke erzeugt werden k{\"o}nnen. Beurteilung der Beeinflussung der Hydratation und der Porenl{\"o}sung des Portlandzementes Aus der Literatur ist bekannt, dass Fließmittel die Hydratation von Portlandzement maßgeblich beeinflussen k{\"o}nnen. Aus diesem Grund wurden kalorimetrische und konduktometrische Untersuchungen an Zementsuspensionen, die mit den synthetisierten St{\"a}rkefließmitteln versetzt wurden, durchgef{\"u}hrt. Erg{\"a}nzt wurden die Untersuchungen durch Porenl{\"o}sungsanalysen zu verschiedenen Zeitpunkten der Hydratation. 6. Die kalorimetrischen Untersuchungen zur Beeinflussung der Hydratation des Portlandzementes zeigten, dass die dormante Periode durch die Zugabe der St{\"a}rkefließmittel z.T. erheblich verl{\"a}ngert wird. Es konnte gezeigt werden, dass, je h{\"o}her die anionische Ladungsmenge der St{\"a}rkefließmittel ist, desto l{\"a}nger dauert die dormante Periode andauert. Dar{\"u}ber hinaus zeigte sich, dass eine niedrige Molekularmasse der St{\"a}rkefließmittel die Verl{\"a}ngerung der dormanten Periode beg{\"u}nstigt. 7. Durch die konduktometrischen Untersuchungen konnte gezeigt werden, dass alle St{\"a}rkefließmittel die Dauer des freien- und diffusionskontrollierten CSH-Phasenwachstums verlangsamen. Insbesondere die Ausf{\"a}llung des Portlandits, welches mit dem Erstarrungsbeginn korreliert, erfolgt zu deutlich sp{\"a}teren Zeitpunkten. Des Weiteren korrelierten die konduktometrischen Untersuchungen mit der zeitlichen Entwicklung der Calciumkonzentration der Porenl{\"o}sungen. Der Vergleich der St{\"a}rkefließmittel untereinander zeigte, dass die Molekularmasse ein Schl{\"u}sselparameter ist. Das St{\"a}rkefließmittel M-1 mit der geringsten Molekularmasse, welches geringe Mengen kurzkettiger Anhydroglucoseeinheiten aufweist, verz{\"o}gert die Hydratphasenbildung am st{\"a}rksten. Diese Wirkung ist vergleichbar mit der von Zuckern. Dar{\"u}ber hinaus deuteten die Ergebnisse daraufhin, dass die St{\"a}rkefließmittel auf den ersten Hydratationsprodukten adsorbieren, wodurch die Hydratphasenbildung verlangsamt wird. Die kalorimetrischen und konduktometrischen Daten sowie die Ergebnisse der Porenl{\"o}sungsanalytik des Zementes, erforderten eine genauere Betrachtung der Beeinflussung der Hydratation der Klinkerphasen C3A und C3S, durch die St{\"a}rkefließmittel. Demzufolge wurden die Untersuchungen mit den Klinkerphasen C3A und C3S in Analogie zum Portlandzement durchgef{\"u}hrt. Beurteilung der Beeinflussung der Hydratation und der Porenl{\"o}sung des C3A W{\"a}hrend die kalorimetrischen Untersuchungen zur C3A-Hydratation eine Tendenz zur verlangsamten Hydratphasenbildung durch die St{\"a}rkefließmittel aufzeigten, lieferten die konduktometrischen Ergebnisse grundlegende Erkenntnisse zur Beeinflussung der C3A-Hydratation. Das Stadium I der C3A-Hydratation ist durch einen Abfall der elektrischen Leitf{\"a}higkeit gepr{\"a}gt. Dies korreliert mit dem Absinken der Calciumionenkonzentration und dem Anstieg der Aluminiumionenkonzentration in der Porenl{\"o}sung der C3A-Suspensionen. Im Anschluss an das Stadium I bildet sich ein Plateau in den elektrischen Leitf{\"a}higkeitskurven aus. 8. Es konnte gezeigt werden, dass die St{\"a}rkefließmittel das Stadium I der C3A-Hydratation, d.h. die Aufl{\"o}sung und Bildung erster Calciumaluminathydrate verlangsamen. Insbesondere die St{\"a}rkefließmittel mit h{\"o}herer Molekularmasse erh{\"o}hten die Dauer des Stadium I. Das Stadium II wird durch die St{\"a}rkefließmittel in folgender Reihenfolge am st{\"a}rksten verl{\"a}ngert: M-1 > W-3 > K-1 > W-2 ≥ W-4 und verdeutlicht, dass keine Abh{\"a}ngigkeit von der anionischen Ladungsmenge identifiziert werden konnte. Die Ergebnisse zeigten, dass speziell die kurzkettige St{\"a}rke M-1, das Stadium II l{\"a}nger aufrechterhalten. 9. Das Stadium III und IV der C3A-Hydratation wird insbesondere durch die St{\"a}rkefließmittel mit h{\"o}herer Molekularmasse verl{\"a}ngert. Die Ergebnisse der Porenl{\"o}sungsanalytik korrelieren mit den Ergebnissen der elektrischen Leitf{\"a}higkeit. Speziell die zeitlichen Verl{\"a}ufe der Calciumionenkonzentration bildeten die Verl{\"a}ufe der Konduktivit{\"a}tskurven der C3A-Hydratation mit großer {\"U}bereinstimmung ab. Beurteilung der Beeinflussung der Hydratation und der Porenl{\"o}sung des C3S Die Ergebnisse der kalorimetrischen Untersuchungen zur Beeinflussung der C3S-Hydratation durch die St{\"a}rkefließmittel zeigen, dass diese maßgeblich verlangsamt wird. Das Maximum des Haupthydratationspeaks wird zu sp{\"a}teren Zeiten verschoben und auch die H{\"o}he des Maximums wird deutlich verringert. Durch die konduktometrischen Experimente wurde aufgekl{\"a}rt, welche Stadien der C3S-Hydrataion beeinflusst wurden. 10. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl die Menge der eingebrachten anionischen Ladungen als auch das Vorhandensein sehr kleiner St{\"a}rkefließmittelmolek{\"u}le (Zucker), Schl{\"u}sselparameter der verz{\"o}gerten Hydratationskinetik des C3S sind. Der grundlegende Mechanismus der Hydratationsverz{\"o}gerung beruht auf einer Kombination aus verminderter CSH-Keimbildung und Adsorptionsprozessen auf den ersten gebildeten CSH-Phasen der C3S-Partikel. Beurteilung des Adsorptionsverhaltens am Zement, C3A und C3S Die Bestimmung des Adsorptionsverhaltens der St{\"a}rkefließmittel erfolgte mit der Phenol-Schwefels{\"a}ure-Methode an Zement,- C3A- und C3S-Suspensionen. Durch den Vergleich der Adsorptionsraten und Adsorptionsmengen in Abh{\"a}ngigkeit von den molekularen Parametern der St{\"a}rkefließmittel wurde ein Wechselwirkungsmodell identifiziert. 11. Die Ursache f{\"u}r die hohe Dispergierleistung der St{\"a}rkefließmittel liegt in Adsorptionsprozessen an den ersten gebildeten Hydratphasen des Zementes begr{\"u}ndet. Die Molekularmasse der St{\"a}rkefließmittel ist ein Schl{\"u}sselparameter der entscheidend f{\"u}r den Mechanismus der Adsorption ist. W{\"a}hrend anionische, langkettige St{\"a}rken an mehreren Zementpartikeln gleichzeitig adsorbieren und f{\"u}r eine Vernetzung der Zementpartikel untereinander sorgen (Verdickerwirkung), adsorbieren kurzkettige anionische St{\"a}rken lediglich an den ersten gebildeten Hydratphasen der einzelnen Zementpartikel und f{\"u}hren zu elektrostatischer Abstoßung (Fließmittelwirkung). 12. Es konnte gezeigt werden, dass die St{\"a}rkefließmittel mit geringerem Molekulargewicht bei h{\"o}heren Konzentrationen an den Hydratphasen des Zementes adsorbieren. Die St{\"a}rkefließmittel mit h{\"o}herer Molekularmasse erreichen bei einer Zugabemenge von 0,7 \% ein Plateau. Daraus wird geschlussfolgert, dass die gr{\"o}ßeren Fließmittelmolek{\"u}le einen erh{\"o}hten Platzbedarf erfordern und zur Abs{\"a}ttigung der hydratisierenden Oberfl{\"a}chen bei geringeren Zugabemengen f{\"u}hren. Dar{\"u}ber hinaus konnte gezeigt werden, dass die St{\"a}rkefließmittel mit h{\"o}herer anionischer Ladungsmenge zu h{\"o}heren Adsorptionsmengen auf den Zement-, C3A- und C3S-Partikeln f{\"u}hren. 13. Die Adsorptionsprozesse finden an den ersten gebildeten Hydratphasen der C3A-Partikel statt, wodurch sowohl die Aufl{\"o}sung des C3A als auch die Bildung der Calciumhydroaluminate verlangsamt wird. Dar{\"u}ber hinaus wurde festgestellt, dass die Verlangsamung des freien- und diffusionskontrollierten Hydratphasenwachstums des C3S, durch die Adsorption der St{\"a}rkefließmittel auf den ersten gebildeten CSH-Phasen hervorgerufen wird. Des Weiteren wurde festgestellt, dass sehr kleine zucker{\"a}hnliche Molek{\"u}le in der kurzkettigen Maniokst{\"a}rke in der Lage sind, die Bildung der ersten CSH-Keime zu unterdr{\"u}cken. Dadurch kann die langanhaltende Plateauphase der elektrischen Leitf{\"a}higkeit der C3S-Hydratation erkl{\"a}rt werden. Beurteilung der Porenstruktur- und Festigkeitsausbildung Die Beurteilung der Qualit{\"a}t der Mikrostruktur erfolgte durch die Bestimmung der Rohdichte und der Porenradienverteilung mit Hilfe der Quecksilberhochdruckporosimetrie. Durch das Versetzen der Zementleime mit den St{\"a}rkefließmitteln konnten bei gleichbleibender Verarbeitbarkeit Zementsteinprobek{\"o}rper mit einem um 17,5 \% geringeren w/z-Wert von 0,35 hergestellt werden. Die Absenkung des w/z-Wertes f{\"u}hrt zu einem Anstieg der Rohdichte des Zementsteins. 14. Durch die Zugabe der St{\"a}rkefließmittel und den verringerten w/z-Wert wird die Porenstruktur der Zementsteinproben im Vergleich zum Referenzzementstein verfeinert, da die Gesamtporosit{\"a}t sinkt. Insbesondere der Kapillarporenanteil wird verringert und der Gelporenanteil erh{\"o}ht. Im Unterschied zu den PCE-Fließmitteln f{\"u}hrt die Zugabe der St{\"a}rkefließmittel zu keinem erh{\"o}hten Eintrag von Luftporen. Dies wiederum hat zur Folge, dass bei der Verwendung der St{\"a}rkefließmittel auf Entsch{\"a}umer verzichtet werden kann. 15. Entsprechend der dichteren Zementsteinmatrix wurden f{\"u}r die Zementsteine mit den St{\"a}rkefließmitteln nach 7 d und 28 d, erh{\"o}hte Biegezug- und Druckfestigkeiten ermittelt. Insbesondere die 28 d Druckfestigkeit wurde durch den verringerten w/z-Wert um die Faktoren 3,5 - 6,6 erh{\"o}ht.},
  subject      = {Bauchemie},
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