@phdthesis{Schneider,
  author    = {Schneider, Jens},
  title     = {Untersuchungen zum Alterungsverhalten und zur Langzeitstabilit{\"a}t von Y-TZP/Al2O3-Dispersionskeramiken (ATZ) f{\"u}r die Anwendung in der H{\"u}ft-Endoprothetik},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1776},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20121130-17761},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {151},
  abstract  = {6 Zusammenfassung und Ausblick Die hydrothermal induzierte Phasentransformation konnte f{\"u}r ATZ-Keramik mit tiefenge-mittelten und tiefenaufgel{\"o}sten Methoden charkterisiert und quantifiziert werden. Die zeit- und temperaturabh{\"a}ngige Alterungskinetik von ATZ wurde durch neun Tempera-turstufen in einem Temperaturbereich von 50 °C bis 134 °C untersucht und die kinetischen Parameter nummerisch bestimmt. F{\"u}r 3Y-TZP wurde diese Prozedur bei drei Temperaturen im Temperaturbereich von 70 °C bis 134 °C angewendet. Aufgrund des ARRHENIUS-Verhaltens der Umwandlungskinetik konnte der zeitliche Verlauf der isotherm stattfinden-den hydrothermal induzierten Phasentransformation bei K{\"o}rpertemperatur simuliert wer-den. Die Simulation dient zur Bewertung der Langzeitstabilit{\"a}t von medizinischen Implanta-ten aus ATZ bzw. 3Y-TZP. Die Untersuchungen wurden in Wasser und in Wasserdampf bzw. wasserdampfges{\"a}ttigter Luft durchgef{\"u}hrt. Die Langzeitsimulation f{\"u}r 3Y-TZP wurde an-hand von Explantat-Untersuchungen verifiziert. ATZ zeigt gegen{\"u}ber 3Y-TZP eine h{\"o}here Alterungsstabilit{\"a}t bezogen auf die zeitliche Ent-wicklung der monoklinen Phase. Im Hinblick auf die Oberfl{\"a}chenh{\"a}rte, die durch die Pha-senumwandlung stark beeinflusst wird, erweist sich ATZ {\"u}ber einen langen Alterungszeit-raum stabiler als 3Y-TZP. Bis zu einem monoklinen Gehalt von 40 \% beweist ATZ einen deutlichen H{\"a}rtevorteil gegen{\"u}ber 3Y TZP, dieser entspricht in der Langzeitsimulation f{\"u}r die Wasserlagerung ca. 35 Jahre. Das wirkt sich insbesondere bei Verschleißpaarungen wie beim k{\"u}nstlichen H{\"u}ftgelenk positiv aus. Verschleißuntersuchungen an einer neu entwickelten Kugel-auf-Scheibe-Geometrie mit li-nearer Kinematik, die dem H{\"u}ftgelenk nachempfunden wurde, belegen die vorteilhaften Verschleißeigenschaften von ATZ in Form von sehr geringen Abtragsraten und einer intak-ten Oberfl{\"a}che nach 720 000 absolvierten Zyklen. Dabei wurde sogar eine Aufh{\"a}rtung der Oberfl{\"a}che durch die Verschleißbeanspruchung um bis zu 8 \% nachgewiesen. Bei der tiefengemittelten Charakterisierung der hydrothermalen Alterung wurde in beiden Materialtypen festgestellt, dass die Geschwindigkeit der Phasentransformation neben der Temperatur merklich von der {\"A}nderung der H2O-Stoffmengenkonzentrantion an der Ober-fl{\"a}che der Keramik abh{\"a}ngig ist, was sich mit den unterschiedlichen Aktivierungsenergien f{\"u}r Wasser- bzw. Wasserdampflagerung belegen l{\"a}sst. Die Aktivierungsenergie Ea der hyd-rothermalen Phasentransformation wurde mit Hilfe der ARRHENIUS-Beziehung ermittelt und betr{\"a}gt f{\"u}r ATZ bei Wasserdampflagerung 102 kJ/mol und bei Wasserlagerung 92 kJ/mol. F{\"u}r Y-TZP betr{\"a}gt die Aktivierungsenergie 114 kJ/mol bei Wasserdampflagerung und 102 kJ/mol bei Wasserlagerung. Der resultierende pr{\"a}exponentielle Faktor k0 unterscheidet sich f{\"u}r Wasserlagerung und Wasserdampflagerung um eine Gr{\"o}ßenordnung, was auf einen leicht andersartigen thermisch aktivierten Gesamtprozess hinweist. Der Avrami-Exponent n, der einen Hinweis auf den Mechanismus der Keimbildung sowie deren geometrische Ordnung geben kann, zeigte keine signifikante Abh{\"a}ngigkeit von der Temperatur und vom Umgebungsmedium. Er ist dagegen zeitabh{\"a}ngig und f{\"a}llt mit zuneh-mender Alterungszeit, d.h. mit zunehmendem monoklinem Gehalt von ca. 4 auf 0,5 ab, was auf eine abnehmende Keimbildungsrate hindeutet. In Verbindung mit weiteren Untersu-chungen durch unabh{\"a}ngige und zum Teil tiefenaufl{\"o}sende Methoden wie GIXRD, NRA und Knoop-Mikroh{\"a}rte-Messungen l{\"a}sst sich der Alterungsmechanismus, bzw. sein zeitlicher und {\"o}rtlicher Ablauf, durch die drei Stadien A, B und C beschreiben: A 0-5 ma. \% m-ZrO2 Quasi-homogene Keimbildung an bevorzugten Orten wie Kornkan-ten und Kornecken (n≈4), Wassertransport wahrscheinlich via Korngrenzendiffusion, Aufh{\"a}rtung der Oberfl{\"a}che B 5-40 ma. \% m-ZrO2 Keimbildung an den Korngrenzfl{\"a}chen bis zur Keims{\"a}ttigung (n≈2), monokline Randschicht w{\"a}chst zeitlich linear, Wassertransport konvektiv {\"u}ber Mikrorisse, deutlicher H{\"a}rteverlust der Oberfl{\"a}che C ≥ 40 ma. \% m-ZrO2 Wachstum der monoklinen Kristallite von den Korngrenzfl{\"a}chen in die tetragonalen Kristallite unter starker Verzwillingung (n≈0,5), Abnahme der tetragonalen Kristallitgr{\"o}ße, starke Mikrorissbildung, dramatischer R{\"u}ckgang der Oberfl{\"a}chenh{\"a}rte Die Kristallitgr{\"o}ße der monoklinen Phase verbleibt im ATZ {\"u}ber alle drei Abschnitte bei 30 ±5 nm. Ein Anwachsen der Kristallite ist mechanische behindert. Kleinere monokline Kristallite sind im ATZ thermodynamisch instabil. Die Kristallitgr{\"o}ße der tetragonalen Phase f{\"a}llt in den Abschnitten A und B sehr langsam und in C sehr schnell bis auf 25 nm ab. Bei dieser Kristallitgr{\"o}ße ist die tetragonale Phase gegen{\"u}ber der monoklinen Phase thermody-namisch stabil. Diese residualen tetragonalen Kristallite weisen nach vollst{\"a}ndigem Reakti-onsablauf einem Anteil von 7 ma. \% auf. Der S{\"a}ttigungsgehalt der monoklinen Phase betrug in beiden Materialen unabh{\"a}ngig von der Temperatur bzw. dem Umgebungsmedium 75 \% der ZrO2-Phase. In Abschnitt C besitzt die residuale tetragonale Phase eine starke Orientierung. Dadurch wird die geometrische Bedingtheit der hydrothermal induzierten Phasenumwandlung ver-deutlicht. Die monokline Phase ist {\"u}ber den gesamten Alterungsprozess stark nach m(1 1  1) orientiert, was mit einer bevorzugten Umklapprichtung der c-Achse zur freien Oberfl{\"a}che hin verbunden ist. Mit Hilfe der tiefenaufgel{\"o}sten Phasenanalyse konnte die Wachstumsgeschwindigkeit der monoklinen Randschicht von der Oberfl{\"a}che in das Volumen untersucht werden. Die Ge-schwindigkeit des Schichtwachstums ist in Abschnitt B nicht zeit- und tiefenabh{\"a}ngig, son-dern konstant mit ausgepr{\"a}gtem ARRHENIUS-Verhalten (Temperaturabh{\"a}ngigkeit). Die Akti-vierungsenergie der Schichtwachstumsgeschwindigkeit km liegt in der gleichen Gr{\"o}ßenord-nung wie die der Transformationskonstante k. Die Umwandlungszone schreitet also mit konstanter Geschwindigkeit in das Volumen fort und hinterl{\"a}sst ein verzweigtes Mikro- und Nanoriss-System. FESEM-Aufnahmen best{\"a}tigen das Vorhandensein einer por{\"o}sen Randschicht, durch die das Wasser nahezu ungehindert eindringen kann. NRA Untersuchungen deuten in Stadium A auf Korngrenzendiffusion hin und best{\"a}tigen in Stadium B einen konvektiven Transport des Wassers an die Transformationszone. Eine Dif-fusion {\"u}ber Sauerstoffleerstellen im Gitter konnte anhand von Proben aus 8YSZ nicht nach-gewiesen werden. Dagegen kommt es in dem verzweigten Riss- und Porensystem in der gealterten Randschicht zum R{\"u}cktransport des Wassers an die Oberfl{\"a}che, sobald die Pro-ben aus der hydrothermalen Atmosph{\"a}re genommen, an Luft gelagert oder in die Hochva-kuumkammer der NRA-Messapparatur eingeschleust werden. Mikrostrukturelle Untersuchungen an eigens entwickelten Verschleißpaarungen zeigten nach 720000 Zyklen {\"a}hnliche Oberfl{\"a}cheneigenschaften wie im Alterungsstadium A. Man kann daher davon ausgehen, dass die Stadien B und C aus Stabilit{\"a}tsgr{\"u}nden in der tribolo-gischen Kontaktzone nicht existieren k{\"o}nnen und es dass sich im Falle einer gleichzeitigen, hydrothermalen und tribologischen Beanspruchung um einen station{\"a}ren Alterungs- und Verschleißprozess handelt. Durch quasiplastische Deformation der monoklinen und tetra-gonalen Kristallite wird die Verschleißrate und die Abriebpartikel bei einer hart /hart Paa-rung aus ATZ deutlich minimiert, so dass ATZ f{\"u}r die H{\"u}ftendoprothetik ein durchaus geeig-neten Werkstoff darstellt, der sich auf der Grundlage der in dieser Arbeit gewonnenen Daten {\"u}ber eine Imlantationsdauer von .mehr als 15 Jahre stabil verhalten kann.},
  subject      = {Dispersionskeramik},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Nickerson,
  author    = {Nickerson, Seth},
  title     = {Thermo-Mechanical Behavior of Honeycomb, Porous, Microcracked Ceramics},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3975},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190911-39753},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {The underlying goal of this work is to reduce the uncertainty related to thermally induced stress prediction. This is accomplished by considering use of non-linear material behavior, notably path dependent thermal hysteresis behavior in the elastic properties. Primary novel factors of this work center on two aspects. 1. Broad material characterization and mechanistic material understanding, giving insight into why this class of material behaves in characteristic manners. 2. Development and implementation of a thermal hysteresis material model and its use to determine impact on overall macroscopic stress predictions. Results highlight microcracking evolution and behavior as the dominant mechanism for material property complexity in this class of materials. Additionally, it was found that for the cases studied, thermal hysteresis behavior impacts relevant peak stress predictions of a heavy-duty diesel particulate filter undergoing a drop-to-idle regeneration by less than ~15\% for all conditions tested. It is also found that path independent heating curves may be utilized for a linear solution assumption to simplify analysis. This work brings forth a newly conceived concept of a 3 state, 4 path, thermally induced microcrack evolution process; demonstrates experimental behavior that is consistent with the proposed mechanisms, develops a mathematical framework that describes the process and quantifies the impact in a real world application space.},
  subject      = {Keramik},
  language  = {en}
}
@article{Schuch,
  author    = {Schuch, Kai},
  title     = {Theoretische Modelle zur Beschreibung des Aggregationsprozesses von w{\"a}ssrigen Alkalisilikatsolen (Wasserglas) durch spezielle Gelinitiatoren zum Aufbau von stabilen silikatischen Schichtmaterialien},
  series = {Steuerung des Aggregationsprozesses in w{\"a}ssrigen Alkalisilikatsolendurch spezielle Gelinitiatoren und moderate W{\"a}rmebehandlung zum Aufbau einer stabilen Silikatbeschichtung},
  journal   = {Steuerung des Aggregationsprozesses in w{\"a}ssrigen Alkalisilikatsolendurch spezielle Gelinitiatoren und moderate W{\"a}rmebehandlung zum Aufbau einer stabilen Silikatbeschichtung},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2480},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20151123-24807},
  abstract  = {In dem Artikel werden die theoretischen Modelle und die Zusammenfassung aus der Dissertation von Kai Schuch, Bauhaus Universit{\"a}t Weimar 2014, zusammengef{\"u}hrt.},
  subject      = {Wasserglas},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Peters,
  author    = {Peters, Simone},
  title     = {The Influence of Power Ultrasound on Setting and Strength Development of Cement Suspensions},
  isbn      = {ISBN 978-3-00-055602-9},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2744},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170210-27446},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {146},
  abstract  = {Ein aktuelles Thema in der Forschung der Betonindustrie ist die gezielte Steuerung des Erstarrens und der Entwicklung der (Fr{\"u}h)Festigkeit von Betonen und M{\"o}rteln. Aus {\"o}konomischer Sicht sind außerdem die Reduktion der CO2-Emission und die Schonung von Ressourcen und Energie wichtige Forschungsschwerpunkte. Eine M{\"o}glichkeit zum Erreichen dieser Ziele ist es, die Reaktivit{\"a}t/Hydratation der silikatischen Klinkerphasen gezielt anzuregen. Neben den bereits bekannten M{\"o}glichkeiten der Hydratationsbeschleunigung (u.a. W{\"a}rmebehandlung, Zugabe von Salzen) bietet die Anwendung von Power-Ultraschall (PUS) eine weitere Alternative zur Beschleunigung der Zementhydratation. Da bis zum jetzigen Zeitpunkt noch keine Erfahrungen zum Einsatz von PUS in der Zementchemie vorliegen, sollen mit der vorliegenden Arbeit grundlegende Kenntnisse zum Einfluss von PUS auf das Fließ- und Erstarrungsverhalten von Zementsuspensionen erarbeitet werden. Dazu wurde die Arbeit in f{\"u}nf Hauptuntersuchungsabschnitte aufgeteilt. Im ersten Teil wurden optimale PUS-Parameter wie Amplitude und Energieeintrag ermittelt, die eine effiziente Beschleunigung der Portlandzement(CEM I)hydratation bei kurzen Beschallzeiten und begrenzter Zementleimtemperaturerh{\"o}hung erlauben. Mit Hilfe unabh{\"a}ngiger Untersuchungsmethoden (Bestimmung des Erstarrungsbeginns, der Festigkeitsentwicklung, zerst{\"o}rungsfreier Ultraschallpr{\"u}fung, isothermer W{\"a}rmeflusskalorimetrie, hochaufl{\"o}sender Rasterelektronmikroskopie (REM) wurde die Wirkung von PUS auf den Hydratationsverlauf von CEM I-Suspensionen charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Behandlung von CEM I-Suspensionen mit PUS grunds{\"a}tzlich ein beschleunigtes Erstarren und eine beschleunigte (Fr{\"u}h)Festigkeitsentwicklung hervorruft. Anhand von REM-Untersuchungen konnte eindeutig nachgewiesen werden, dass die Beschleunigung der CEM I-Hydratation mit einer beschleunigten Hydratation der Hauptklinkerphase Alit korreliert. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse wurden die Ursachen der Aktivierung der Alithydratation untersucht. Dazu wurden Untersuchungen an Einzelsystemen des CEM I (silikatische Klinkerphase) durchgef{\"u}hrt. Es ist bekannt, das die Hydratation der Hauptklinkerphase Alit (in der reinen Form Tricalciumsilikat 3CaO*SiO2; C3S) durch L{\"o}sungs-/F{\"a}llungsreaktionen (Bildung von Calcium-Silikat-Hydrat Phasen, C-S-H Phasen) bestimmt wird. Mit Hilfe von Untersuchungen zur Aufl{\"o}sung (C3S) und Kristallbildung (C-S-H Phasen) in L{\"o}sungen und Suspensionen (Aufzeichnung der elektrischen Leitf{\"a}higkeit sowie Bestimmung der Ionenkonzentrationen der w{\"a}ssrigen Phase, REM-Charakterisierung der Pr{\"a}zipitate) wurde die Beeinflussung dieser durch eine PUS-Behandlung charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass in partikelfreien L{\"o}sungen (prim{\"a}re Keimbildung) eine PUS-Behandlung keinen Einfluss auf die Kinetik der Kristallisation von C-S-H Phasen hervorruft. Das heißt, auch die durch PUS eingetragene Energie reicht offensichtlich nicht aus, um in Abwesenheit von Oberfl{\"a}chen die C-S-H Phasen Bildung zu beschleunigen. Das weist darauf hin, dass die Bildung von C-S-H Phasen nicht durch eine Beschleunigung von Ionen in der L{\"o}sung (erh{\"o}hte Diffusion durch Anwendung von PUS) hervorgerufen wird. Eine Beschleunigung des Kristallisationsprozesses (Keimbildung und Wachstum von C-S-H Phasen) durch PUS wird nur in Anwesenheit von Partikeln in der L{\"o}sung (Suspension) erzielt. Das belegen Ergebnisse, bei denen die Bildung erster C-S-H Phasen bei geringer {\"U}bers{\"a}ttigung (heterogene Keimbildung, in Anwesenheit von Oberfl{\"a}chen) erfolgt. Unter diesen Bedingungen konnte gezeigt werden, dass PUS innerhalb der ersten 30 Minuten der Hydratation eine erh{\"o}hte F{\"a}llung von ersten C-S-H Phasen bewirkt. Diese fungieren dann vermutlich w{\"a}hrend der Haupthydratation als Keim bzw. geeignete Oberfl{\"a}che zum beschleunigten Aufwachsen von weiteren C-S-H Phasen. Weiterhin ist vorstellbar, dass (in Analogie zu anderen Bereichen der Sonochemie) PUS durch Kavitation Schockwellen hervorruft, welche Partikel und w{\"a}ssriges Medium beschleunigen und damit erh{\"o}hte Partikelbewegungen und -kollisionen induziert. Dies wiederum bewirkt, dass die anf{\"a}nglich auf der C3S-Oberfl{\"a}che gebildeten C-S-H Phasen teilweise wieder entfernt werden. Damit ist das Inl{\"o}sunggehen von Ca- und Si-Ionen aus dem C3S weiterhin m{\"o}glich. Um den genauen Mechanismus weiter zu charakterisieren sollten mit geeigneten Methoden weitere Untersuchungen durchgef{\"u}hrt werden. Im zweiten Teil der Arbeit wurde der Einfluss von PUS auf das Fließverhalten von CEM I-Suspensionen untersucht. Aus der Anwendung von PUS in anderen technischen Bereichen sind unter anderem Effekte wie das Entl{\"u}ften, das Homogenisieren und das Dispergieren von Suspensionen und Emulsionen mittels PUS bekannt. Mit Hilfe der Bestimmung des Luftporengehaltes, Sedimentationsversuchen und cryo-SEM Untersuchungen wurde der Einfluss von PUS auf CEM I-Suspensionen charakterisiert. Die Ergebnisse belegen, dass durch PUS eine verbesserte Homogenit{\"a}t und Dispergierung der CEM I-Suspension erzielt wird. Damit wird f{\"u}r CEM I-Suspensionen unterschiedlichster w/z-Werte eine verbesserte Fließf{\"a}higkeit festgestellt. Ergebnisse der Bestimmung von Ausbreitmaßen und Trichterauslaufzeiten zeigen, dass PUS einen direkten Einfluss vor allem auf die Viskosit{\"a}t der CEM I-Suspensionen besitzt. Werden Fließmitteln (FM) der CEM I-Suspension zugegeben, wird nicht in jedem Fall eine verbesserte Fließf{\"a}higkeit festgestellt. Hier scheint unter bestimmten Voraussetzungen (w/z-Wert, FM-Gehalt, PUS) die Reaktion zwischen Aluminat- und Sulfatphase des Klinkers gest{\"o}rt. Zur eindeutigen Kl{\"a}rung dieses Sachverhaltes bedarf es jedoch weiterer quantitativer Untersuchungen zum Reaktionsumsatz. Im dritten Teil der Arbeit wurden die am CEM I gewonnenen Erkenntnisse zum Einfluss von PUS auf die Hydratation an Portland-H{\"u}ttensand(H{\"U}S)-Zement-Systemen verifiziert. Daf{\"u}r wurden auch in diesem Teil der Arbeit zun{\"a}chst die optimalen PUS-Parameter festgelegt und der Einfluss auf das Erstarrung- und Erh{\"a}rtungsverhalten dokumentiert. Untersuchungsmethoden sind unter anderem die Bestimmung des Erstarrungsbeginns und der (Fr{\"u}h)Festigkeitsentwicklung, Temperaturaufzeichnungen und isothermale W{\"a}rmeflusskalorimetrie sowie REM. Die Ergebnisse zeigen, dass auch die Reaktion von H{\"U}S-Zementen durch PUS beschleunigt wird. Weiterf{\"u}hrende Untersuchungen belegen, dass die erzielte Beschleunigung vorwiegend auf der Beschleunigung der Alitkomponente des CEM I beruht. Im Fokus der Teile vier und f{\"u}nf dieser Arbeit stand die Anwendbarkeit der PUS-Technik unter praktischen Bedingungen. Zum einen wurde die Anwendbarkeit von PUS in fertig gemischten M{\"o}rteln beurteilt. Anhand des Vergleichs wichtiger Frisch- und Festm{\"o}rteleigenschaften unterschiedlich hergestellter M{\"o}rtel (beschallt im Anschluss an konventionelle Mischtechnik, beschallt im Anschluss an Suspensionsmischtechnik mit anschließender Zumischung der Gesteinsk{\"o}rnung und nicht beschallt) wird gezeigt, dass im Fall von M{\"o}rteln mit hohem Leimanteil eine durch PUS induzierte beschleunigte Festigkeitsentwicklung auch mit herk{\"o}mmlichen Mischabl{\"a}ufen (ohne aufwendige Umstellung des Mischprozesses) m{\"o}glich ist. Abschließend wird untersucht, ob der Herstellungsprozess von Wandbauteilen im Fertigteilwerk durch den Einsatz von PUS optimiert werden kann und ob eine Einbindung der PUS-Technik in den Fertigungsprozess ohne gr{\"o}ßeren Aufwand m{\"o}glich ist. Dazu wurden in einem ersten Schritt die Frisch- und Festbetoneigenschaften eines aktuell angewendeten selbstverdichtenden Betons im Labormaßstab (M{\"o}rtel) in Abh{\"a}ngigkeit einer PUS-Behandlung dokumentiert und mit der seiner unbeschallten Referenz verglichen. Aufgrund der durch PUS verursachten verbesserten Fließ- und Festigkeitseigenschaften kann die beschallte M{\"o}rtelrezeptur hinsichtlich Fließmittelgehalt und Dauer der W{\"a}rmebehandlung optimiert werden. Somit werden ca. 30 \% der Fließmittelzugabe und 40 \% der Dauer der W{\"a}rmebehandlung eigespart. Eine Einbindung der PUS-Technik in das betrachtete Fertigteilwerk ist nach {\"U}berpr{\"u}fung der konstruktiven Gegebenheiten der Fertigungsstrukturen ohne gr{\"o}ßeren Aufwand m{\"o}glich.},
  subject      = {Cement},
  language  = {en}
}
@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},
  language  = {de}
}
@misc{Almasi,
  type      = {Master Thesis},
  author    = {Almasi, Ashkan},
  title     = {Stochastic Analysis of Interfacial Effects on the Polymeric Nanocomposites},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2433},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20150709-24339},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {The polymeric clay nanocomposites are a new class of materials of which recently have become the centre of attention due to their superior mechanical and physical properties. Several studies have been performed on the mechanical characterisation of these nanocomposites; however most of those studies have neglected the effect of the interfacial region between the clays and the matrix despite of its significant influence on the mechanical performance of the nanocomposites. There are different analytical methods to calculate the overall elastic material properties of the composites. In this study we use the Mori-Tanaka method to determine the overall stiffness of the composites for simple inclusion geometries of cylinder and sphere. Furthermore, the effect of interphase layer on the overall properties of composites is calculated. Here, we intend to get ounds for the effective mechanical properties to compare with the analytical results. Hence, we use linear displacement boundary conditions (LD) and uniform traction boundary conditions (UT) accordingly. Finally, the analytical results are compared with numerical results and they are in a good agreement. The next focus of this dissertation is a computational approach with a hierarchical multiscale method on the mesoscopic level. In other words, in this study we use the stochastic analysis and computational homogenization method to analyse the effect of thickness and stiffness of the interfacial region on the overall elastic properties of the clay/epoxy nanocomposites. The results show that the increase in interphase thickness, reduces the stiffness of the clay/epoxy naocomposites and this decrease becomes significant in higher clay contents. The results of the sensitivity analysis prove that the stiffness of the interphase layer has more significant effect on the final stiffness of nanocomposites. We also validate the results with the available experimental results from the literature which show good agreement.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Tasch,
  author    = {Tasch, Alexander},
  title     = {Reaktive Cu-Fe-Al-Mn-Oxidkeramiken f{\"u}r die Sauerstoffseparation aus der Luft},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4041},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20191209-40414},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  abstract  = {Die Gase Sauerstoff und Stickstoff werden f{\"u}r eine Vielzahl an technischen, industriellen, biologischen und medizinischen Einsatzzwecken ben{\"o}tigt. So liegen Anwendungsgebiete dieser Gase neben der klassischen metallverarbeitenden und der chemischen Industrie bei Sauerstoff vor allem in der Medizin, Verbrennungs- und Kl{\"a}ranlagenoptimierung sowie der Fischzucht und bei Stickstoff als Schutz- beziehungsweise Inertgas in der Kunststoffindustrie, der Luft- und Raumfahrt sowie dem Brandschutz. Die Bereitstellung der Gase Sauerstoff und Stickstoff wird nahezu ausschließlich durch die Abtrennung aus der Umgebungsluft realisiert, welche aus ca. 78 Vol.-\% Stickstoff, 21 Vol.-\% Sauerstoff und 1 Vol.-\% Spurengasen (Ar, CO2, Ne, He, ...) besteht. Am Markt etablierte Verfahren der Luftzerlegung sind das Linde-, das PSA- (pressure swing adsorption/Druckwechseladsorption) oder verschiedene Membran-Verfahren. Hierdurch werden die ben{\"o}tigten Gase entweder direkt vor Ort beim Verbraucher erzeugt (PSA- und Polymer-Membranverfahren: geringe Reinheiten) oder zentral in großen Anlagen hergestellt (Linde-Verfahren: hohe Reinheiten) und anschließend zum Verbraucher in Form von Flaschen- oder Tankgasen geliefert (Tansportkosten). F{\"u}r kleinere Verbraucher mit hohen Anspr{\"u}chen an die Reinheit des ben{\"o}tigten Sauerstoffs beziehungsweise Stickstoffs ergibt sich nur die M{\"o}glichkeit, die Gase als kostenintensive Transportgase zentraler Gaseversorger zu beziehen und sich somit in eine Abh{\"a}ngigkeit (Liefervertr{\"a}ge, Flaschen-/Tankmieten, ...) zu diesen zu begeben sowie eine eigene Lagerhaltung f{\"u}r die ben{\"o}tigten Gase (Mehraufwand, Lagerkosten, Platzbedarf) zu betreiben. Ziel dieser Arbeit ist es, keramische Material-Systeme auf Basis chemischer Hochtemperatur-Reaktionen als Reaktive Oxidkeramiken zu entwickeln und diese hinsichtlich eines m{\"o}glichen Einsatzes f{\"u}r die Sauerstoffseparation in neuartigen Luftzerlegungsanlagen zu untersuchen. Derartige Anlagen sollen in ihrem Prinzip an die regenerative Sauerstoffseparation angelehnt sein und in ihren Reaktoren die Reaktiven Oxidkeramiken als Festbett-Material abwechselnd mit Luft be- und Vakuum oder O2-armen Atmosph{\"a}ren entladen. Die Verwendung Reaktiver Oxidkeramiken, welche im Vergleich zu den bisherigen Materialien h{\"o}here Sauerstoffaustauschmengen und -raten bei gleichzeitig hoher Lebensdauer und Korrosionsbest{\"a}ndigkeit sowie relativ einfacher Handhabe aufweisen w{\"u}rden, soll ein Schritt in Richtung einer effizienten alternativen Luftzerlegungstechnologie sein. Mit den Reaktiven Oxidkeramiken in einer Luftzerlegungsanlage sollte es im besten Fall m{\"o}glich sein, in kleinen Anlagen sehr reinen Sauerstoff und zugleich sauerstofffreies Inertgas zu erzeugen sowie eine Sauerstoffan- oder -abreicherung von Luft, Prozess- oder Abgasen zu generieren. Somit bes{\"a}ße eine solche, auf Reaktiven Oxidkeramiken basierende Technologie sehr weit gef{\"a}cherte Einsatzgebiete und demzufolge ein enormes wirtschaftliches Potential.},
  subject      = {Luftzerlegung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Zacharias,
  author    = {Zacharias, Christin},
  title     = {Numerical Simulation Models for Thermoelastic Damping Effects},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.4735},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20221116-47352},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {191},
  abstract  = {Finite Element Simulations of dynamically excited structures are mainly influenced by the mass, stiffness, and damping properties of the system, as well as external loads. The prediction quality of dynamic simulations of vibration-sensitive components depends significantly on the use of appropriate damping models. Damping phenomena have a decisive influence on the vibration amplitude and the frequencies of the vibrating structure. However, developing realistic damping models is challenging due to the multiple sources that cause energy dissipation, such as material damping, different types of friction, or various interactions with the environment. This thesis focuses on thermoelastic damping, which is the main cause of material damping in homogeneous materials. The effect is caused by temperature changes due to mechanical strains. In vibrating structures, temperature gradients arise in adjacent tension and compression areas. Depending on the vibration frequency, they result in heat flows, leading to increased entropy and the irreversible transformation of mechanical energy into thermal energy. The central objective of this thesis is the development of efficient simulation methods to incorporate thermoelastic damping in finite element analyses based on modal superposition. The thermoelastic loss factor is derived from the structure's mechanical mode shapes and eigenfrequencies. In subsequent analyses that are performed in the time and frequency domain, it is applied as modal damping. Two approaches are developed to determine the thermoelastic loss in thin-walled plate structures, as well as three-dimensional solid structures. The realistic representation of the dissipation effects is verified by comparing the simulation results with experimentally determined data. Therefore, an experimental setup is developed to measure material damping, excluding other sources of energy dissipation. The three-dimensional solid approach is based on the determination of the generated entropy and therefore the generated heat per vibration cycle, which is a measure for thermoelastic loss in relation to the total strain energy. For thin plate structures, the amount of bending energy in a modal deformation is calculated and summarized in the so-called Modal Bending Factor (MBF). The highest amount of thermoelastic loss occurs in the state of pure bending. Therefore, the MBF enables a quantitative classification of the mode shapes concerning the thermoelastic damping potential. The results of the developed simulations are in good agreement with the experimental results and are appropriate to predict thermoelastic loss factors. Both approaches are based on modal superposition with the advantage of a high computational efficiency. Overall, the modeling of thermoelastic damping represents an important component in a comprehensive damping model, which is necessary to perform realistic simulations of vibration processes.},
  subject      = {Werkstoffd{\"a}mpfung},
  language  = {en}
}
@phdthesis{PhungThi,
  author    = {Phung Thi, Thu Ha},
  title     = {Metakaolin as an Additive in Composite Cement},
  publisher = {F. A. Finger-Institut f{\"u}r Baustoffkunde},
  address   = {Weimar},
  isbn      = {978-3-00-042655-1},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1976},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130705-19764},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {119},
  abstract  = {Metakaolin made from kaolin is used around the world but rarely in Vietnam where abundant deposits of kaolin is found. The first studies of producing metakaolin were conducted with high quality Vietnamese kaolins. The results showed the potential to produce metakaolin, and its effect has on strength development of mortars and concretes. However, utilisation of a low quality kaolin for producing Vietnamese metakaolin has not been studied so far. The objectives of this study were to produce a good quality metakaolin made from low quality Vietnamese kaolin and to facilitate the utilisation of Vietnamese metakaolin in composite cements. In order to reach such goals, the optimal thermal conversion of Vietnamese kaolin into metakaolin was carried out by many investigations, and as such the optimal conversion is found using the analysis results of DSC/TGA, XRD and CSI. During the calcination in a range of 500 - 800 oC lasting for 1 - 5 hours, the characterisation of calcinated kaolin was also monitored for mass loss, BET surface, PSD, density as well as the presence of the residual water. It is found to have a well correlation between residual water and BET surface. The pozzolanic activity of metakaolin was tested by various methods regarding to the saturated lime method, mCh and TGA-CaO method. The results of the study showed which method is the most suitable one to characterise the real activity of metakaolin and can reach the greatest agreement with concrete performance. Furthermore, the pozzolanic activity results tested using methods were also analysed and compared to each other with respect to the BET surface. The properties of Vietnam metakaolin was established using investigations on water demand, setting time, spread-flowability, and strength. It is concluded that depending on the intended use of composite cement and weather conditions of cure, each Vietnamese metakaolin can be used appropriately to produce (1) a composite cement with a low water demand (2) a high strength of composite cement (3) a composite cement that aims to reduce CO2 emissions and to improve economics of cement products (4) a high performance mortar. The durability of metakaolin mortar was tested to find the needed metakaolin content against ASR, sulfat and sulfuric acid attacks successfully.},
  subject      = {metakaolin},
  language  = {en}
}
@misc{Piethe,
  type      = {Master Thesis},
  author    = {Piethe, Vivienne},
  title     = {Konfektionierung eines Calciumsulfat-Bindemittelsystems zur Herstellung volumenstabiler Fließestrichm{\"o}rtel},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3944},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190902-39445},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {107},
  abstract  = {Bei einem markt{\"u}blichen Calciumsulfat-Fließestrich wurden in der Praxis sch{\"a}digende Volu-menexpansionen festgestellt. Diese sind ein Resultat aus dem Zusammenwirken des einge-setzten Bindemittel-Compounds und einer kritischen Gesteinsk{\"o}rnung. Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein Calciumsulfat-Bindemittelsystem zu konfektionieren, welches in der Lage ist, die im M{\"o}rtel festgestellten Volumenexpansionen zu unterbinden. Es sollen verschiedene Bindemittel- und Additivzusammensetzungen untersucht werden, welche in Verbindung mit der kritischen Gesteinsk{\"o}rnung die Herstellung eines volumenstabilen Fließestrichs erm{\"o}glichen. Dazu soll folgende Fragestellung beantwortet werden: Welche Ursachen hat die Volumenzunahme und wie ist diese zu minimieren bzw. unterbinden? Dabei werden unterschiedliche Bindemittelrezepturen aus α-Halbhydrat, Thermoanhydrit und Naturanhydrit, sowie verschiedene Additivzusammensetzungen hergestellt und untersucht. Durch L{\"a}ngen{\"a}nderungsmessungen in der Schwindrinne werden die Einfl{\"u}sse der Binde-mittel, der Additivzusammensetzungen und der Wasser/Bindemittel-Werte auf das L{\"a}n-gen{\"a}nderungsverhalten untersucht. Mittels Variation der einzelnen Compound-Bestandteile kann festgestellt werden, dass der Stabilisierer die L{\"a}ngen{\"a}nderung negativ beeinflusst. Dieser bindet freies Wasser, welches f{\"u}r eine Reaktion zwischen Bindemittel und Gesteins-k{\"o}rnung im plastischen Zustand nicht mehr zur Verf{\"u}gung steht. Diese Reaktion kann folglich erst im erh{\"a}rteten Zustand ablaufen und verursacht die sch{\"a}digende Volumenexpansion. Abschließend wurde ein Bindemittel-Compound konfektioniert, welcher ohne Zusatz von Stabilisierern in Zusammenhang mit der kritischen Gesteinsk{\"o}rnung volumenstabil ist und keine Sch{\"a}den ausl{\"o}st.},
  subject      = {Calciumsulfat},
  language  = {de}
}