@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}
}
@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{Sowoidnich,
  author    = {Sowoidnich, Thomas},
  title     = {A Study of Retarding Effects on Cement and Tricalcium Silicate Hydration induced by Superplasticizers},
  isbn      = {978-3-00-052204-8},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2544},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20160224-25444},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {214},
  abstract  = {Fließmittel werden in Betonen verwendet, um deren Fließeigenschaften w{\"a}hrend der Verarbeitung zu verbessern und Wasser einzusparen. Beide Faktoren beeinflussen nicht nur den Frischbeton, sondern auch signifikant die Festbetoneigenschaften. Nachteilig wirken sich Fließmittel auf die Festigkeitsentwicklung aus, die z.T. sehr stark verz{\"o}gert wird. Dies ist vor allem bei Bauteilen, die im Rahmen eines Vorfertigungsprozesses hergestellt werden, ein {\"o}konomischer Nachteil. Die vorliegende Arbeit widmet sich den Ursachen f{\"u}r die Verz{\"o}gerung der Portlandzementhydratation bei Verwendung von Fließmitteln. Um die komplexen Reaktionen, die w{\"a}hrend der Portlandzementhydratation auftreten, zu vereinfachen, betrachtet ein {\"u}berwiegender Teil der Arbeit die Wechselwirkung Fließmittel-Tricalciumsilikat (Abk. Ca3SiO5 oder C3S, Hauptbestandteil von Portlandzementklinker). Die Untersuchungen werden in drei Hauptteilen durchgef{\"u}hrt, wobei Methoden wie u.a. isotherme W{\"a}rmeflusskalorimetrie, Elektrische Leitf{\"a}higkeit, Elektronenmikroskopie, ICP-OES, TOC als auch Analytische Ultrazentrifugation Anwendung finden. Basierend auf der Wechselwirkung von Kationen mit anionischen Ladungstr{\"a}gern von Polymeren wird die Interaktion von Calcium mit Fließmitteln im ersten Teil der Arbeit untersucht. Dabei kommt es {\"u}berwiegend zur Komplexierung von Calciumionen durch die funktionellen Gruppen der Plymere (Carboxyl- bzw. Sulfonguppen), die in zement{\"a}ren Umgebungen sowohl gel{\"o}st in der w{\"a}ssrigen Phase als auch als Bestandteil von Partikelgrenzfl{\"a}chen vorhanden sind. Neben diesen Effekten kann auch gezeigt werden, dass Fließmittel die Bildung von nanoskaligen Partikeln hervorrufen, die infolge der sterischen Wirkung von Fließmitteln dispergiert in der w{\"a}ssrigen Phase vorliegen (Clusterbildung). Analog zu neuesten Erkenntnissen aus dem Bereich der Biomineralisation ist daher davon auszugehen, dass diese Nanopartikel durch Agglomeration das Kristallwachtsum beeinflussen. Ausgehend von der Annahme, dass die Aufl{\"o}sungs- und/ oder F{\"a}llungskinetik durch die Wirkung von Fließmitteln behindert und damit f{\"u}r den Verz{\"o}gerungseffekt der Fließmittel w{\"a}hrend der komplexen Hydratationsreaktion verantwortlich seien k{\"o}nnen, werden die zugrundeliegenden Vorg{\"a}nge im zweiten Abschnitt getrennt voneinander untersucht. Es wird anhand von L{\"o}sungsuntersuchungen an C-S-H Phasen und Portlandit herausgestellt, dass die Komplexierung von gel{\"o}sten Calciumionen durch funktionelle Gruppen der Polymere die L{\"o}slichkeit von Portlandit erh{\"o}ht. Im Gegensatz f{\"u}hrt die Komplexierung von Calciumionen in der w{\"a}ssrigen Phase zu einer Verringerung der Calciumionenkonzentration in der w{\"a}ssrigen Phase. Diese Effekte werden auf die unterschiedlich starke Adsorptionsneigung der Polymere an C-S-H-Phasen und Portlandit zur{\"u}ckgef{\"u}hrt. Es wird davon ausgegangen, dass die Adsorption aufgrund der gr{\"o}ßeren spezifischen Oberfl{\"a}che st{\"a}rker an den C-S-H-Phasen als am Portlandit auftritt. Demnach stellt sich dar, dass die Polymere erst nachdem die funktionellen Gruppen Calciumionen aus der w{\"a}ssrigen Phase komplexiert haben an den C-S-H-Phasen adsorbieren. Weiterhin kann gezeigt werden, dass die freie C3S Aufl{\"o}sungsrate in Anwesenheit von Fließmitteln keinen direkten Zusammenhang zur Verz{\"o}gerung erkennen l{\"a}sst. Teilweise kommt es zu einer in Bezug zur Kontrollprobe ohne Fließmittel erh{\"o}hten sowie auch verringerten Aufl{\"o}sungsrate. Wird das Komplexierungsvem{\"o}gen der Fließmittel ber{\"u}cksichtigt, so kann durchaus eine verlangsamte freie Aufl{\"o}sungsrate ermittelt werden. Doch auch Calcit zeigt einen verz{\"o}gernden Einfluss auf die freie C3S Aufl{\"o}sung, obwohl es den Gesamtprozess der Hydratation signifikant beschleunigt. Somit kann die behinderte Aufl{\"o}sung als m{\"o}gliche Ursache f{\"u}r die verz{\"o}gernde Wirkung w{\"a}hrend der Zementhydratation weder best{\"a}tigt noch widerlegt werden. Dieser Punkt sollte in zuk{\"u}nftigen Arbeiten weiter untersucht werden. Im letzten Schritt dieses Untersuchungsabschnitts wird die reine Kristallisation von C-S-H-Phasen und Portlandit untersucht. Es stellt sich heraus, dass Fließmittel insbesondere durch die Wirkung der Komplexierung von Ionen in der w{\"a}ssrigen Phase sowohl die Induktionszeit verl{\"a}ngern als auch die Kristallwachstumsrate ver{\"a}ndern. Dies allein kann aber nicht die komplette Verz{\"o}gerungswirkung erkl{\"a}ren. Ein wichtiger Verz{\"o}gerungsfaktor ist die Adsorption der Polymere an Kristalloberfl{\"a}chen als auch eine fließmittelbedingte Dispergierung von nanoskaligen Einzelpartikeln, die deren Agglomeration zu Kristallen behindert. Im letzten Hauptuntersuchungsabschnitt werden die gewonnenen Erkenntnisse auf die w{\"a}hrend der Zement- und Tricalciumsilikathydratation parallel ablaufenden Reaktionen analysiert. Dabei wird insbesondere die ionische Zusammensetzung der w{\"a}ssrigen Phase von C3S Pasten und Suspensionen untersucht, um Hinweise f{\"u}r eine kinetische Hemmung der Hydratationsreaktion zu identifizieren. Zusammenfassend wird festgestellt, dass die Ursachen der verz{\"o}gernden Wirkung von Fließmitteln auf die Hydratation von C3S auf die starke Verz{\"o}gerung der Kristallisation von Hydratphasen zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Dabei kommt den zwei Faktoren Komplexierung von Calciumionen an Oberfl{\"a}chen und Stabilisierung von nanoskaligen Partikeln eine zentrale Bedeutung zu. Diese Effekte k{\"o}nnen durch die Wirkung als Templat als auch durch Erh{\"o}hung der L{\"o}slichkeit infolge Komplexierung freier/gel{\"o}ster Ionen teilkompensiert werden. Dass die Aufl{\"o}sungsreaktion durch die Anwesenheit von Fließmitteln behindert wird, kann nur indirekt anhand der Entwicklung von Ionenkonzentrationen festgestellt werden. Ob dieser Vorgang die Ursache oder die Folge des L{\"o}sungs-F{\"a}llungs-Mechanismus der Hydratation ist und damit die verz{\"o}gernde Wirkung durch behinderte Aufl{\"o}sung des Edukts hervorgerufen wird, bleibt Gegenstand weiterer Untersuchungen. Im Rahmen der Arbeit kann auch gezeigt werden, dass Fließmittel chemisch als Inhibitoren wirken indem sie den Frequenzfaktor verringern. Dar{\"u}ber hinaus wird erstmalig eine Methode entwickelt, die die Bestimmung der Ionenkonzentration in Pasten in-situ erlaubt. Mit deren Hilfe wird dargestellt, dass die Entwicklung der Ionenkonzentration als auch die allgemein verwendete W{\"a}rmefreisetzungsrate (Kalorimetrie) miteinander korrespondiert. Dar{\"u}ber hinaus erlaubt die entwickelte Methode die weitere Differenzierung der Accelerationsperiode in drei Stadien. Die Kristallisation von C-S-H-Phasen und Portlandit ist f{\"u}r den Beginn der Haupthydratationsperiode entscheidend.},
  subject      = {Cement},
  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{Le,
  author    = {Le, Ha Thanh},
  title     = {Behaviour of Rice Husk Ash in Self-Compacting High Performance Concrete},
  publisher = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar, F.A. Finger- Institut f{\"u}r Baustoffkunde, Professur Werkstoffe des Bauens},
  address   = {Weimar},
  isbn      = {978-3-00-048928-0},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2373},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20150310-23730},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {181},
  abstract  = {The main objective of this thesis is to investigate the characteristics of rice husk ash RHA) and then its behaviour in self-compacting high performance concrete (SCHPC) with respects to rheological properties, hydration and microstructure development and alkali silica reaction, in comparison with silica fume (SF). The main results show that the RHA is a macro-mesoporous amorphous siliceous material with a very high silica content comparable with SF. The pore size distribution is the most important parameter of RHA besides amorphous silica content. This parameter affects pore volume, specific surface area, and thus the water demand and the pozzolanic reactivity of RHA and its behaviour in SCHPC. The incorporation of RHA decreases filling and passing abilities, but significantly increases plastic viscosity and segregation resistance of SCHPC. Therefore, RHA can be used as a viscosity modifying admixture for SCHPC. The incorporation of RHA increases the superplasticizer adsorption, the superplasticizer saturation dosage, yield stress and plastic viscosity of mortar. Fresh mortar formulated from SCHPC is a shear-thickening material. The incorporation of RHA/SF ecreases the shearthickening degree. The incorporation of RHA/SF increases the degree of cement hydration. SF appears more effective at 3 days possibly due to the better nucleation site effect, whereas RHA dominates at the later ages possibly due to the internal water curing effect. The incorporation of RHA/SF increases the degree of C3S hydration, particularly the C3S hydration rate from 3 to 14 days. The pozzolanic reaction takes place outside and inside RHA particles. The internal pozzolanic eaction products consolidate the pores inside RHA particles rather than contribute to the pore refinement in the cement matrix. In the presence of the high alkali concentration, RHA particles act as microreactive aggregates and react with alkali hydroxide to generate the expansive alkali silica reaction products. Increasing the particle size and temperature increases the alkali silica reactivity of RHA. The mechanism for the successive pozzolanic and alkali silica reactions of RHA is theorized. Additionally, a new simple mix design method is proposed for SCHPC containing various supplementary cementitious materials, i.e. RHA, SF, fly ash and limestone powder.},
  subject      = {Werkstoffkunde},
  language  = {en}
}
@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{Buchwald,
  author    = {Buchwald, Anja},
  title     = {Der Einfluss des Kalziums auf die Kondensation von (Alumo-)Silikaten in alkali-aktivierten Bindern},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2104},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20140124-21046},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {35},
  abstract  = {Es werden geopolymere und alkali-aktivierte Bindemittel definiert und ihre prinzipiellen technischen und {\"o}kologischen Eigenschaften diskutiert.},
  subject      = {Bindemittel},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Splittgerber,
  author    = {Splittgerber, Frank},
  title     = {Identifizierung der Zementart in Zementsteinen und die {\"U}bertragbarkeit auf M{\"o}rtel und Betone},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1817},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130114-18179},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {173},
  abstract  = {Der Einsatz ungeeigneter Materialien ist eine der h{\"a}ufigsten Ursachen f{\"u}r Bauwerkssch{\"a}den. Da die Beseitigung dieser Sch{\"a}den oft mit hohen Kosten verbunden ist, besteht in der Baupraxis der Bedarf an einer Identifizierungsmethode f{\"u}r eingesetzte Baustoffe. Daneben w{\"a}re eine Kenntnis der in einem Bauwerk vorliegenden Materialien auch f{\"u}r Instandhaltungsarbeiten hilfreich. Die Identifizierung der in einem Festbeton oder Festm{\"o}rtel vorliegenden Zementart gilt auch gegenw{\"a}rtig noch als schwierig oder sogar unm{\"o}glich. Die Schwierigkeiten ergeben sich in erste Linie daraus, dass die Hydratationsprodukte verschiedener Zementarten oft nur geringe Unterschiede in ihrer chemischen und mineralogischen Zusammensetzung aufweisen und die Hydratationsmechanismen bei einigen Zementarten noch nicht vollst{\"a}ndig erforscht sind. Prim{\"a}res Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu untersuchen, ob anhand des Mineralphasenbestandes, der sich w{\"a}hrend einer thermischen Behandlung von Zementsteinen einstellt, eine Identifizierung der vorliegenden Zementart m{\"o}glich ist. Weiterhin sollte die {\"U}bertragbarkeit dieser Ergebnisse auf Betone und M{\"o}rtel eingesch{\"a}tzt werden. Zur Schaffung von Identifizierungsmerkmalen wurden die (angereicherten) Zementsteine bei Temperaturen im Bereich zwischen 600 °C und 1400 °C thermisch behandelt. An den getemperten Proben wurde der Mineralphasenbestand mittels R{\"o}ntgendiffraktometrie bestimmt. Mit der gleichen Methode wurden die Ausgangszemente und die (angereicherten) Zementsteine untersucht. Aus der Gegen{\"u}berstellung der nachgewiesenen Mineralphasen konnten die gesuchten Identifizierungsmerkmale abgeleitet werden. Um den Einfluss der Gesteinsk{\"o}rnungen auf die Identifizierungsm{\"o}glichkeiten gesondert zu erfassen, wurde das Versuchsprogramm auf 3 Abstraktionsebenen angelegt. F{\"u}r die Auswertung der Ergebnisse wurden die Proben zu Klassen zusammengefasst, welche jeweils charakteristische Zusammensetzungen der Ausgangszemente repr{\"a}sentieren. F{\"u}r die Analyseergebnisse wurden die klassenspezifischen die Mittel- und Grenzwerte bestimmt. Als die effektivste Methode zur Anreicherung der Zementsteinmatrix aus M{\"o}rtel- und Betonproben erwies sich die Kombination aus einer Zerkleinerung in einem Laborbackenbrecher. Die fein partikul{\"a}ren Fraktionen, welche Zementsteingehalte von 70-80 Ma.-\% aufwiesen, wurden als Analyseproben verwendet. Es zeigte sich aber auch, dass das Anreicherungsergebnis von der Gesteinsk{\"o}rnungsart abh{\"a}ngt. Bei Laborbetonen mit einer Kalkstein-Gesteinsk{\"o}rnung wurde mit der gleichen Methode lediglich eine Anreicherung des Zementsteins auf etwa 50 Ma.-\% erreicht. Die Untersuchungen auf Abstraktionsebene 1 lieferten die Erkenntnis, dass der Hydratationsprozess der Klinkerphasen, der Klinkerphasengemische sowie des H{\"u}ttensandes, auch in Gegenwart des Sulfattr{\"a}gers f{\"u}r Behandlungstemperaturen im Bereich des Klinkerbrandes vollst{\"a}ndig reversibel ist. Im Hinblick auf die Identifizierungsm{\"o}glichkeiten wurde 1100 °C als optimale Behandlungstemperatur ermittelt, da hier eine Schmelzphasenbildung ausgeschlossen werden kann. Durch eine Gegen{\"u}berstellung der chemischen Zusammensetzung der Ausgangszemente und des Phasenbestandes nach der Temperung konnte nachgewiesen werden, dass bei reinen Zementsteinen grunds{\"a}tzlich alle Bestandteile an der Reaktion, die w{\"a}hrend der thermischen Behandlung bei 1100 °C stattfindet, beteiligt sind. Der sich einstellende Phasen bestand ist nur von der chemischen Zusammensetzung der Probe und dabei besonders von derem CaO-Gehalt abh{\"a}ngig. Empirisch wurde eine Priorit{\"a}tenfolge f{\"u}r die Phasenbildung ermittelt. Daraus geht hervor, dass bevorzugt CaO-reiche Phasen, wie Aluminatferritphase, Belit und Ye'elimit entstehen und dass {\"u}bersch{\"u}ssiger Kalk als freies CaO vorliegt. Nur wenn der CaO-Gehalt der Probe nicht f{\"u}r die vollst{\"a}ndige Bildung der - in der Summe - kalkreichsten Phasen ausreicht, entstehen partiell oder vollst{\"a}ndig kalk{\"a}rmere Phasen, wie Merwinit und Melilith. Basierend auf den Priorit{\"a}ten zur Phasenbildung wurde ein Satz von Berechnungsgleichungen aufgestellt, mit denen der CaO-Typ aus der Phasenzusammensetzung der bei 1100 °C getemperten Probe bestimmt werden kann. CaO-Typen repr{\"a}sentieren Bereiche f{\"u}r die chemische Zusammensetzung der Ausgangsprobe, welche bei der Temperaturbehandlung zu einer charakteristischen qualitativen Phasenzusammensetzung f{\"u}hren. Die CaO-Typen der markt{\"u}blichen Zementarten wurden anhand der in der Norm EN 197 festgelegten Bereiche f{\"u}r die Zusammensetzung der Zemente aus ihren Hauptbestandteilen sowie der aus der Fachliteratur ermittelten Bereiche f{\"u}r die chemische Zusammensetzung dieser Hauptbestandteile ermittelt. Damit kann f{\"u}r die Zementarten der Phasenbestand vorhergesagt werden, welcher sich w{\"a}hrend der Temperaturbehandlung des entsprechenden Zementsteins einstellt. Ein Vergleich mit dem gemessenen Phasenbestand erlaubt so die Identifizierung der Zementart. Die {\"U}bertragbarkeit der durch die Untersuchungen an den Zementsteinen gewonnenen Erkenntnisse und die daraus abgeleiteten Identifizierungsm{\"o}glichkeiten auf Zementsteine, welche aus quarzsandhaltigen Normm{\"o}rteln angereichert wurden, konnte nachgewiesen werden. Dabei wurde eine leichte Verschiebung des Phasenbestandes hin zu kalk{\"a}rmeren Phasen beobachtet, welche auf die Reaktionsbeteiligung eines Teils der in den Proben enthaltenen Restgesteinsk{\"o}rnung zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Die Unterscheidungsm{\"o}glichkeiten zwischen den Zementarten blieben jedoch {\"u}berwiegend erhalten. Bei Betonen nimmt der Einfluss der Gesteinsk{\"o}rnung auf den Phasenbestand deutlich zu und kann zum Teil nicht mehr vernachl{\"a}ssigt werden. Die Identifizierungsm{\"o}glichkeiten m{\"u}ssen deshalb nach der chemischen Zusammensetzung und der Reaktivit{\"a}t der Gesteinsk{\"o}rnung differenziert ermittelt werden. Dazu sind weitere Untersuchungen notwendig. F{\"u}r Zementsteine, zementsteinreiche Systeme sowie M{\"o}rtel und Betone mit wenig reaktiven Gesteinsk{\"o}rnungen kann die Zementart bereits mit der in dieser Arbeit vorgestellten Methode identifiziert werden. In F{\"a}llen, f{\"u}r die sich die Bereiche der chemischen Zusammensetzung mehrerer Zementarten {\"u}berschneiden, kann es dabei notwendig sein, zus{\"a}tzliche chemische bzw. mineralogische Untersuchungen durchzuf{\"u}hren, z. B. am unbehandelten Zementstein.},
  subject      = {Baustoff},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Nowak,
  author    = {Nowak, Saskia},
  title     = {Alterung von Calciumsulfatphasen : Physiko-chemisch bedingte Feuchteaufnahmen und Einfluss auf die Reaktivit{\"a}t},
  isbn      = {978-3-00-041328-5},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1873},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130320-18731},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {155},
  abstract  = {Die Arbeit zeigt die wesentlichen Gr{\"u}nde auf, warum betahalbhydratreiche Niederbranntgipsbinder (industriell als Stuckgips bezeichnet) oft sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Der Anteil an Halbhydrat, welches aus dem stark hygroskopischen Anhydrit III (A III) durch die Reaktion mit Luftfeuchtigkeit entsteht, stellt einen erheblichen, bislang vollkommen unbeachteten Einfluss dar. Dieses Halbhydrat aus A III zeigt andere Oberfl{\"a}cheneigenschaften und ein Reaktionsverhalten, das von frisch gebranntem Betahalbhydrat abweicht. Es zeigt sich, wie weitreichend der Einfluss physiko-chemischer Oberfl{\"a}chenprozesse wie Adsorption und Kondensation ist. Hierdurch wird nicht nur die Oberfl{\"a}chenenergie der Partikel abgebaut, sondern auch eine Verminderung der Hydratationsw{\"a}rme verursacht. Somit wirken sich physikalische Vorg{\"a}nge thermodynamisch aus. Einwirkende und resultierende Parameter einer Alterung wirken wie folgt {\"a}ußerst komplex zusammen: Die dominierenden Bindemitteleigenschaften Abbindeverhalten und Wasseranspruch ver{\"a}ndern sich durch eine Alterung sowohl aufgrund der Phasenumwandlungen als auch infolge der Ver{\"a}nderungen der Kristallite. Ebenso einflussreich ist die Ver{\"a}nderung der Oberfl{\"a}chencharakteristik. Die Auswirkung der Alterung auf die Reaktivit{\"a}t geht deutlich {\"u}ber den Abbau von Anhydrit III, die Dezimierung von abbindef{\"a}higem Material und die beschleunigende Wirkung von Alterungsdihydrat hinaus. Das Wachstum der Kristallite von Halbhydrat und die Verringerung der inneren Energie sowie die energetisch g{\"u}nstige spontane Beladung der Kristallgitterkan{\"a}le kleinster Anhydrit III-Kristallite mit dampff{\"o}rmigem Wasser m{\"u}ssen als maßgebliche Ursachen f{\"u}r die Abnahme der Reaktivit{\"a}t infolge der Alterung herausgestellt werden. Die Abnahme der spezifischen Oberfl{\"a}che und der Oberfl{\"a}chenenergie wirken sich außerdem auf den L{\"o}sungs- und den Hydratationsprozess aus. Der auf der Oberfl{\"a}che von Anhydrit III kristallisierte Anhydrit II wirkt sich auch nach der Umwandlung von A III in Halbhydrat l{\"o}sungshemmend aus. Infolge der alterungsbedingten Dihydratbildung, die bei anhaltender Feuchteeinwirkung einsetzt, wird diese Wirkung aufgehoben bzw. vermindert. Obgleich Dihydrat f{\"u}r seinen Beschleunigungseffekt bekannt ist, entfaltet Alterungsdihydrat infolge seiner besonderen Ausbildung innerhalb der wenige Molek{\"u}llagen umfassenden Kondenswasserschicht nur eine geringe keimbildende Wirkung. Eine wesentliche Erkenntnis betrifft den Bindungscharakter des {\"U}berst{\"o}chiometrischen Wassers. Diesbez{\"u}glich ist eine rein physikalische Bindung nachweisbar. Das in der Arbeit als st{\"a}rker adsorptiv gebunden bezeichnete Wasser kommt neben der Freien Feuchte ausschließlich bei Anwesenheit von Halbhydrat vor. Dieser Zusammenhang wird erstmalig hergestellt und mit Hilfe der kristallchemisch bedingten h{\"o}heren Oberfl{\"a}chenenergie von Halbhydrat erkl{\"a}rt.},
  subject      = {Alterung},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Marschetzky,
  author    = {Marschetzky, Manuela},
  title     = {Einfluss von Alkalisalzen und Fließmitteln auf die Hydratation von Calciumsulfathalbhydrat},
  isbn      = {978-3-00-044319-0},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.2086},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20131211-20861},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {124},
  abstract  = {In der praktischen Anwendung werden den Calciumsulfatbindemitteln Kombinationen verschiedenster Zus{\"a}tze beigegeben. Ein Verst{\"a}ndnis f{\"u}r die Wirkungsweise der verschiedenen Zus{\"a}tze wird folglich mit steigender Komplexit{\"a}t moderner Bindemittelrezepturen zunehmend wichtiger. In der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen von Alkalisalzen und Fließmitteln auf die verschiedenen Phasen der Hydratation von Calciumsulfathalbhydrat systematisch analysiert und anschließend diskutiert. Im ersten Teil der Arbeit wird gezeigt, dass Alkalisulfate und Alkalichloride die Hydratation von Calciumsulfathalbhydrat in unterschiedlicher Weise beeinflussen. Die Beschleunigungswirkung der gleichionigen Zus{\"a}tzen K2SO4 und Na2SO4 wird sowohl durch eine verbesserte Keimbildung als auch durch einen Anstieg der Kristallwachstumsgeschwindigkeit verursacht. W{\"a}hrend Alkalisulfate die Dihydratkeimbildung beg{\"u}nstigen, wird diese bei Zugabe von KCl und NaCl verz{\"o}gert. Ein Beschleunigungseffekt setzt erst sp{\"a}ter in der Phase des Kristallwachstums ein. Die Wirkung der zugegebenen Ionen l{\"a}sst sich entsprechend der Hofmeister-Serie einordnen. Der zweite Teil der vorliegenden Arbeit pr{\"a}sentiert eine systematische Betrachtung der Wirkungsweise dreier Fließmittelgruppen im Calciumsulfatsystem (Polykondensat, Polycarboxylatether, Kammpolymer mit Phosphatgruppen). Untersuchungen zur Verfl{\"u}ssigungswirkung der Fließmittel zeigen, dass diese in der Reihenfolge Polykondensat < Polycarboxylatether < Kammpolymer mit Phosphatgruppen zunimmt. Eine direkte Korrelation zwischen Verfl{\"u}ssigungswirkung und Adsorptionsneigung besteht nicht. Neben den gew{\"u}nschten Effekten weisen Fließmittel h{\"a}ufig auch eine Verz{\"o}gerung der Hydratation des Bindemittels als unerw{\"u}nschte Nebenwirkung auf. Urs{\"a}chlich f{\"u}r diese fließmittelinduzierte Verz{\"o}gerung ist eine Behinderung der Keimbildung und des Kristallwachstums. Untersuchungen zur Aufl{\"o}sung von Calciumsulfathalbhydrat zeigen eine Behinderung des Aufl{\"o}sungsprozesses in Anwesenheit der Fließmittel. Die Ergebnisse lassen eine partielle Belegung der Halbhydratoberfl{\"a}chen mit Fließmittelmolek{\"u}len vermuten. Die ver{\"a}nderte Morphologie der Dihydratkristalle verweist auf eine selektive Belegung der Dihydratoberfl{\"a}chen mit Fließmittelmolek{\"u}len.},
  subject      = {Calciumsulfat},
  language  = {de}
}