@phdthesis{Zellmann2008,
  author    = {Zellmann, Hans-Dieter},
  title     = {Metaphosphat - modifizierte Silikatbinder als Basis s{\"a}urebest{\"a}ndiger Beschichtungsmaterialien},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1372},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20081127-14385},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2008},
  abstract  = {M{\"o}rtel basierend auf erh{\"a}rtetem Wasserglas als Binder weisen eine ausgesprochen gute Best{\"a}ndigkeit im Kontakt mit stark sauren Medien auf; unzureichend hingegen ist die che-mische Best{\"a}ndigkeit im Kontakt mit alkalischen bis schwachsauren Medien. Ziel der Un-tersuchungen ist eine Verbesserung der Wasserbest{\"a}ndigkeit von Natriumsilikatbindern durch gezielte chemische Modifikation mit verschiedenen Metaphosphaten. Durch eine systematische Charakterisierung der Zusammensetzung und des strukturellen Aufbaus der Binder werden dabei die Ursachen der bindertypischen Eigenschaften aufgekl{\"a}rt. Eine Modifikation der Natriumsilikatl{\"o}sung mit Natriumtrimetaphosphat hat eine Erh{\"o}hung des Kondensationsgrades und eine verbesserte mechanische Best{\"a}ndigkeit des verfestig-ten Natriumsilikatbinders zur Folge. Durch die reaktive Bindung der Basizit{\"a}t der Natriumsi-likatl{\"o}sung beim Abbau der Metaphosphatstruktur wird die Wasserbest{\"a}ndigkeit mit Natri-umtrimetaphosphat modifizierter Natriumsilikatm{\"o}rtel erh{\"o}ht. Die gute Best{\"a}ndigkeit im Kontakt mit hochkonzentrierter Schwefels{\"a}ure bleibt nahezu unver{\"a}ndert erhalten. Eine Modifikation der Natriumsilikatl{\"o}sung mit Aluminiumtetrametaphosphat f{\"u}hrt durch Reaktion beider Komponenten miteinander zur Bildung eines alumosilikatischen Netzwer-kes. Das alumosilikatische Netzwerk des mit Aluminiumtetrametaphosphat modifizierten Natriumsilikatbinders ist auch in einer stark alkalischen Natriumhydroxidl{\"o}sung best{\"a}ndig. Die gute Best{\"a}ndigkeit des Binders im Kontakt mit hochkonzentrierter Schwefels{\"a}ure bleibt trotz des Aluminates im Bindernetzwerk erhalten.},
  subject      = {Wasserglas},
  language  = {de}
}
@article{SchuchKaps,
  author    = {Schuch, Kai and Kaps, Christian},
  title     = {Reifungs- und Strukturbildungsprozesse bei Bindern mit w{\"a}ssrigen Alkalisilikat-L{\"o}sungen},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3268},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170728-32682},
  pages     = {1 -- 17},
  abstract  = {Durch Reifungs- und Strukturbildungsprozesse kann es bei silikatischen und alumosilikatischen Bindern zu Rissbildung bei behinderter Verformung, Festigkeitsverlust und somit Verlust der Dauerhaftigkeit kommen. Die Bewertung dieser Prozesse erfolgt an silikatischen Materialien mit einem Ausblick auf die alumosilikatischen Binder.},
  subject      = {Alkalisilikat},
  language  = {de}
}
@article{SchuchKaps,
  author    = {Schuch, Kai and Kaps, Christian},
  title     = {Reifungs- und Strukturbildungsprozesse bei Bindern mit w{\"a}ssrigen Alkalisilikat-L{\"o}sungen},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3267},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170718-32675},
  pages     = {1 -- 17},
  abstract  = {Durch Reifungs- und Strukturbildungsprozesse kann es bei silikatischen und alumosilikatischen Bindern zu Rissbildung bei behinderter Verformung, Festigkeitsverlust und somit Verlust der Dauerhaftigkeit kommen. Die Bewertung dieser Prozesse erfolgt an silikatischen Materialien mit einem Ausblick auf die alumosilikatischen Binder},
  subject      = {Alkalisilikat},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Posern,
  author    = {Posern, Konrad},
  title     = {Untersuchungen von Magnesiumsulfat-Hydraten und Sulfat/Chlorid-Mischungen f{\"u}r die Eignung als Aktivstoff in Kompositmaterialien f{\"u}r die thermochemische W{\"a}rmespeicherung},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1678},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120704-16784},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {105},
  abstract  = {Die thermochemische W{\"a}rmespeicherung {\"u}ber reversible Salzhydratation stellt einen aussichtsreichen Weg zur Speicherung von Niedertemperaturw{\"a}rme, wie z.B. solarer Energie, dar. Untersuchungen an Magnesiumsulfat-Hydraten zeigen, dass das bei 130°C entw{\"a}sserte Magnesiumsulfat-Heptahydrat seinen thermodynamisch stabilen Endzustand w{\"a}hrend der Reaktion mit gasf{\"o}rmigem Wasser nicht wieder erreicht. Um diese kinetische Hemmung zu {\"u}berwinden und den Einfluss von unterschiedlichen Porenr{\"a}umen auf die Hydratation bzw. Sorption des Magnesiumsulfates zu charakterisieren, wurde das Magnesiumsulfat in Tr{\"a}germaterialien auf Basis offenporiger Gl{\"a}ser mit durchschnittlichen Porendurchmessern von 4 nm bis 1,4 µm eingebracht und diese Kompositmaterialien untersucht. Dabei ist festgestellt worden, dass jede salzbezogene Sorptionsw{\"a}rme im Porenraum h{\"o}her ist, als die des ungetr{\"a}gerten Salzes und mit kleiner werdendem Porenradius weiter zunimmt. Weiterhin wurden Teile des Magnesiumsulfates mit niedrig deliqueszierenden Salzen substituiert, um die Wasseraufnahme und somit die W{\"a}rmespeicherkapazit{\"a}t zu erh{\"o}hen. Dies stellt einen neuen Weg zur Herstellung von Kompositmaterialien dar, {\"u}ber den man Eigenschaften wie Deliqueszenzfeuchte und Desorptionstemperatur einstellen und an die Sorptionsbedingungen eines Speichers anpassen kann. Als niedrig deliqueszierende Salze wurden Magnesiumchlorid und Lithiumchlorid als Zus{\"a}tze untersucht, wobei ein Ansteigen der Sorptionsw{\"a}rme und Wasseraufnahme mit steigendem Chloridanteil festgestellt wurde. Aufgrund der geringeren Deliqueszenzfeuchte des Lithiumchlorides gegen{\"u}ber dem Magnesiumchlorid wurden bei gleichen Massenverh{\"a}ltnissen h{\"o}here Sorptionsw{\"a}rmen erzielt. Untersuchungen zu Zinksulfat in Verbindung mit Chloriden bescheinigen diesem Salz -speziell bei tieferen Entw{\"a}sserungstemperaturen- eine gute Eignung als Aktivstoff zur W{\"a}rmespeicherung. Zusammenfassend konnte festgestellt werden, dass sich die W{\"a}rmespeicherkapazit{\"a}ten {\"u}ber die Porengr{\"o}ße, in die das Salz eingebracht wird, und die gew{\"a}hlte Mischungszusammensetzung steuern lassen. Die gemessenen Sorptionsw{\"a}rmen erm{\"o}glichen insbesondere bei niedrigen Sorptionstemperaturen und hohen Luftfeuchtigkeiten den Schluss, dass die Verwendung von Salzmischungen als Aktivkomponente in Kompositmaterialien einen geeigneten Weg zur thermochemischen Speicherung solarer W{\"a}rme (≤130 °C) darstellt.},
  subject      = {Thermische Energiespeicherung},
  language  = {de}
}
@article{LinnowNiermannBonatzetal.,
  author    = {Linnow, Kirsten and Niermann, Michael and Bonatz, Dennis and Posern, Konrad and Steiger, Michael},
  title     = {Experimental Studies of the Mechanism and Kinetics of Hydration Reactions},
  series = {Energy Procedia},
  journal   = {Energy Procedia},
  doi       = {10.1016/j.egypro.2014.02.046},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170425-31484},
  pages     = {394 -- 404},
  abstract  = {The mechanism and the kinetics of hydration reactions are important for the application of a salt hydrate as a thermochemical heat storage material. MgSO4·H2O and Na2SO4 were chosen in this study because they are both promising candidates for such an application. Considering that the hydration of these salts yields MgSO4·7H2O and Na2SO4·10H2O as the reaction products, the maximum overall heat effect can be calculated from the heat of condensation of water vapor (44 kJ mol-1) and the heats of hydration of 75 kJ·mol-1 (for MgSO4·H2O) and 81 kJ mol-1 (for Na2SO4). Based on the densities of the two hydrated phases, this results in the very high theoretical energy densities of 2.3 GJ·m-3 and 2.4 GJ·m-3, respectively, for MgSO4·7H2O and Na2SO4·10H2O. Not only the energy density is important for the dimensioning of a storage system, but also the kinetics of hydration reactions play a major role for the application as storage material. In the present study, hydration reactions under varying climatic conditions were investigated by using water vapor sorption measurements and in-situ Raman microscopy. Using the phase diagrams, it can be clearly shown that the mechanism and the kinetics depend on the climatic conditions. Below the deliquescence humidity of the lower hydrated phase the hydration proceeds as solid state reaction, whilst above the deliquescence humidity a through solution mechanism takes place.},
  subject      = {W{\"a}rmespeicherung},
  language  = {en}
}
@article{JentschKulleBodeetal.,
  author    = {Jentsch, Mark F. and Kulle, Christoph and Bode, Tobias and Pauer, Toni and Osburg, Andrea and Namgyel, Karma and Euthra, Karma and Dukjey, Jamyang and Tenzin, Karma},
  title     = {Field study of the building physics properties of common building types in the Inner Himalayan valleys of Bhutan},
  series = {Energy for Sustainable Development 38},
  journal   = {Energy for Sustainable Development 38},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3139},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170419-31393},
  pages     = {48 -- 66},
  abstract  = {Traditionally, buildings in the Inner Himalayan valleys of Bhutan were constructed from rammed earth in the western regions and quarry stone in the central and eastern regions. Whilst basic architectural design elements have been retained, the construction methods have however changed over recent decades alongside expectations for indoor thermal comfort. Nevertheless, despite the need for space heating, thermal building performance remains largely unknown. Furthermore, no dedicated climate data is available for building performance assessments. This paper establishes such climatological information for the capital Thimphu and presents an investigation of building physics properties of traditional and contemporary building types. In a one month field study 10 buildings were surveyed, looking at building air tightness, indoor climate, wall U-values and water absorption of typical wall construction materials. The findings highlight comparably high wall U-values of 1.0 to 1.5 W/m²K for both current and historic constructions. Furthermore, air tightness tests show that, due to poorly sealed joints between construction elements, windows and doors, many buildings have high infiltration rates, reaching up to 5 air changes per hour. However, the results also indicate an indoor climate moderating effect of more traditional earth construction techniques. Based on these survey findings basic improvements are being suggested.},
  subject      = {Luftdichtheit},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Heidenreich,
  author    = {Heidenreich, Manuel},
  title     = {Untersuchungen zur Sauerstoffbereitstellung mit Perowskit- Keramik-Sch{\"u}ttungen in einem Festbett-Reaktor},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3607},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20171027-36077},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {154},
  abstract  = {Diese Arbeit belegt, dass die Belastungen auf reversibel arbeitende keramische Materialien sehr gering ausfallen. Die regenerative Sauerstoffbereitstellung stellt damit grunds{\"a}tzlich niedrigere Anforderungen an die keramischen Perowskit-Materialien zur Sauerstofferzeugung als die Membrantechnologie. Das Absinken der Diffusionskoeffizienten bei niedrigen Temperaturen ist deutlich weniger nachteilig als bei den Membranen die vergleichbare Materialien nutzen. Dies konnte gezeigt werde, indem mit der die O 2 -Entladetechnik und -Beladetechnik im Vergleich zur O 2 -Abtrennung durch keramische Membranen bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen bereits große O 2 -Mengen erzeugt werden k{\"o}nnen. Infolge der niedrigen Temperaturen bestehen keine Probleme mit Reaktionen zwischen dem sauerstoffbereitstellenden Material und den Reaktorwerkstoffen. Dadurch gestaltet sich die Einbindung und Nutzung von Festbett-Sch{\"u}ttungen denkbar einfach. Im Vergleich dazu sind die Anbindung und der Betrieb von d{\"u}nnen keramischen Membranen in einem Reaktor deutlich aufwendiger. Es ist weniger Peripherie und verfahrenstechnischer Aufwand zur Sauerstoffabtrennung durch reversibel arbeitende Materialien n{\"o}tig als bei der kryogenen Luftzerlegung, der Druckwechseladsorption oder den Membrantechnologien. Die regenerative Sauerstoffbereitstellung kann sowohl bei neuen als auch bestehenden Anlagen, die Sauerstoff ben{\"o}tigen implementiert werden. Damit ist es m{\"o}glich den Transport des Sauerstoffs entfallen zu lassen. Eine partielle Phasenumwandlung des BSCF8020 bei erh{\"o}hter Temperatur und hohem Sauerstoffangebot spielt f{\"u}r die regenerative Sauerstoffbereitstellung eine untergeordnete Rolle, da die n{\"o}tigen Zieltemperaturen (450 ggf. bis 650 °C) zur O 2 -Beladung und -Entladung niedriger sind, als der Temperaturbereich in dem die Zersetzung auftreten kann (750 bis 800 °C). Des Weiteren ist die Zeitspanne (O 2 -Beladungsteilzyklus) in der das BSCF8020 ausreichend hohen Sauerstoffgehalten (p O2 > 10 -3 bar) ausgesetzt ist, zu kurz um diese Umwandlungen zu vollziehen. Der O 2 -Entladungsteilzyklus sorgt zus{\"a}tzlich immer daf{\"u}r, dass sich u. U. beginnende Zersetzung zur{\"u}ckbildet, da die kubische Phase in Richtung niedrigerer p O2 stabilisiert wird. Es konnte belegt werden, dass die elektronische Steuerung des zyklischen Sauerstoffausbaus und -einbaus beherrschbar ist. Der hohe Abtrenngrad der keramischen Materialien f{\"u}hrt dazu, dass der Sauerstoff elektrolytisch rein zu Verf{\"u}gung gestellt wird. Grunds{\"a}tzlich sind weitere Forschungen zur Steigerung der Sauerstoffmengen, die pro eingesetzter Masseeinheit an Keramik gewonnen werden k{\"o}nnen, immer anzustreben, da damit u. U. der Materialeinsatz weiter gesenkt oder auch die energetischen Aufwendungen weiter reduziert werden k{\"o}nnen. Bei dem, f{\"u}r die multizyklischen Untersuchungen dieser Arbeit ausgew{\"a}hlten BSCF8020(SVT) hat die Cobalt-Komponente mit ca. 80 \% den {\"u}berwiegenden Kostenanteil am Sauerstoff bereitstellenden Material. BSCF-Keramiken mit h{\"o}herem Eisen-Anteil sollten f{\"u}r multizyklische Anwendungen in Festbett-Reaktoren einer vertiefenden Charakterisierung unterzogen werden, um weitere geeignete Perowskite mit niedrigen Materialkosten zu erschließen.},
  subject      = {Perowskit},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kirsten2009,
  author    = {Kirsten, Heike},
  title     = {Herkunft, Eigenschaften und Konservierungsm{\"o}glichkeiten von Lettenkeuper- und Schilfsandsteinen an Baudenkmalen in Th{\"u}ringen},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1407},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20091116-14900},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {2009},
  abstract  = {Lettenkeuper- und Schilfsandsteine sind in Th{\"u}ringen weit verbreitet und wurden h{\"a}ufig als Werk- und Bildhauersandsteine verwendet. Die {\"u}berwiegend tonig-ferritisch gebundenen Steine sind stark witterungsanf{\"a}llig. Inzwischen droht ein unwiederbringlicher Substanzverlust an vielen denkmalpflegerisch wertvollen Geb{\"a}uden und an plastischen Bildwerken. Die Dissertation gibt einen {\"U}berblick {\"u}ber die Vorkommen, Eigenschaften und Schadbilder dieser Sandsteine in Th{\"u}ringen. Konservierungsmaßnahmen, die in Th{\"u}ringen in den vergangenen 20 Jahren an Lettenkeuper- und Schilfsandsteinen vorgenommen wurden, werden ausgewertet und neue Erkenntnisse zur Konservierung dieser Sandsteine vorgestellt.},
  subject      = {Konservierung},
  language  = {de}
}
@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{Seiffarth,
  author    = {Seiffarth, Torsten},
  title     = {Sorptionsverhalten von Cu2+ und NH4+ an Bentoniten unter Ber{\"u}cksichtigung von Nebengemengteilen sowie Struktur{\"a}nderungen nach moderater W{\"a}rmebehandlung},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.1979},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130718-19791},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {133},
  abstract  = {Bentonite sind quellf{\"a}hige Tone, die h{\"a}ufig in der Umwelttechnik (in Abdichtungsbauwerken oder in der Bodensanierung) eingesetzt werden. Ziel der Arbeit war die Kl{\"a}rung, wie eine unterschiedliche Kationenbelegung mit Cu2+ und NH4+ die Eigenschaften der Bentonite bei Raumtemperatur und nach moderater W{\"a}rmebehandlung (300 - 450°C) beeinflusst. Im Blickpunkt stand insbesondere die gleichzeitige Pr{\"a}senz von Kupfer- und Ammoniumionen, die als Vertreter f{\"u}r h{\"a}ufig auftretende Inhaltsstoffe von W{\"a}ssern in der Umgebung von technischen Bentoniten ausgew{\"a}hlt wurden. Die Untersuchungen zur Cu2+-Sorption bei Raumtemperatur und nach moderater W{\"a}rmebehandlung (300 - 450°C) erfolgten an Pulverproben von zwei technischen Bentoniten, die sich in der urspr{\"u}nglichen Kationenbelegung, Art und Anteil an Nebengemengteilen, sowie der Schichtladungsverteilung in den Montmorilloniten unterscheiden. Vor der W{\"a}rmebehandlung wurden die Bentonite durch Kontakt mit verschieden konzentrierten Kupfer- und Ammoniuml{\"o}sungen mit unterschiedlichen Gehalten der Kationen Cu2+, NH4+, Na+, Ca2+, Mg2+ belegt. Der Eintrag von Kupferionen in die Bentonite durch Kationenaustausch bei Raumtemperatur wurde erwartungsgem{\"a}ß durch pr{\"a}sente Nebengemengteile (wie Carbonat) beeinflusst, so dass die Kupferionen zus{\"a}tzlich spezifisch adsorbiert und in festen Phasen angereichert wurden. Die Cu2+-Fixierung infolge der W{\"a}rmebehandlung wurde vom Cu2+-Totalgehalt in den Bentoniten, der Pr{\"a}senz von Nebengemengteilen und die Schichtladungsverteilung in den Montmorilloniten beeinflusst. Es waren generell Behandlungstemperaturen von > 400°C erforderlich, um Cu2+-Fixierungsraten von > 95\% zu erzielen. Waren w{\"a}hrend der W{\"a}rmebehandlung neben Cu2+-Ionen gleichzeitig NH4+-Ionen in den Bentoniten pr{\"a}sent, konnte die Cu2+-Fixierungstemperatur herabgesetzt werden. Die Deammonisierung (NH4+ --> NH3 + H+) der NH4+-belegten Bentonite fand gr{\"o}ßtenteils unterhalb der Dehydroxylierungstemperatur der Bentonite statt. Durch Untersuchungen (XRD, FTIR, NMR, ESR) zum Mechanismus der Cu2+-Einbindung in die Bentonite an speziell aufbereiteten Proben (carbonatfrei, < 2 µm) konnte nachgewiesen werden, dass in den Cu2+-belegten Montmorilloniten die Cu2+-Ionen infolge der W{\"a}rmebehandlung nicht bis in die Oktaederschicht der Tonminerale vordringen, sondern nur bis in die Tetraederschicht wandern. In den NH4+-belegten Montmorilloniten treten im Zusammenhang mit der Deammonisierung keine zus{\"a}tzlichen Struktur{\"a}nderungen (wie Aufl{\"o}sung der Oktaederschicht) infolge der W{\"a}rmebehandlung auf.},
  subject      = {Bentonit},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wellendorf1999,
  author    = {Wellendorf, Robert},
  title     = {Kationenaustausch in K(TiO)PO4-Einkristallen im Kontakt mit Rb-haltigen Nitratschmelzen zur Erzeugung von mikrooptischen Strukturen},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.36},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040219-385},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  year      = {1999},
  abstract  = {Das Ziel der Arbeit war die systematische Untersuchung zum Rb/K-Ionenaustauschverhalten von K(TiO)PO4-Einkristallen. Es wurde der Rb-Austauschgrad in Abh{\"a}ngigkeit von der Salzschmelzenzusammensetzung untersucht. Hierbei lag das Augenmerk auf der Einstellung des Austauschgleichgewichtes. Desweiteren wurde die Abh{\"a}ngigkeit des Rb/K-Diffusionskoeffizienten von der Salzschmelzenzusammensetzung untersucht. Die Austauschzeit wurde im Bereich 8 min - 16 h variiert. Mit einer Nitratschmelze aus 75 mol-\% RbNO3 - 25 mol-\% KNO3 wurde ein Rb-Austauschgrad von 0,29 +- 0,06 gefunden. Mit mehrfach geladenen Kationen betrug die Austauschzeit 8 min. Der h{\"o}chste Rb-Austauschgrad wurde mit BiONO3 in der Schmelze gefunden (0,66) Der Rb/K-Diffusionskoeffizient erreicht mit mehrfach geladenen Kationen in der Schmelze Werte von etwa 1,0 * 10E-9 cm²/s. Die gefundene Anisotropie der Austauschgeschwindigkeit betr{\"a}gt bei RbNO3-KNO3-Schmelzen etwa 100/1 und bei zweifach geladenen Kationen in der Schmelze etwa 250/1. Mittels Ionenaustausch wurde eine vorgegebene Gitterstruktur etwa 20 µm in die Tiefe eingebracht. Durch rein thermischen Ionenaustausch k{\"o}nnen extrem schmale und zugleich tiefe Austauschareale erzeugt werden.},
  subject      = {Kaliumtitanylphosphat},
  language  = {de}
}
@article{MotraHildebrandDimmigOsburg,
  author    = {Motra, Hem Bahadur and Hildebrand, J{\"o}rg and Dimmig-Osburg, Andrea},
  title     = {Assessment of strain measurement techniques to characterise mechanical properties of structural steel},
  series = {Engineering Science and Technology, an International Journal},
  journal   = {Engineering Science and Technology, an International Journal},
  doi       = {10.1016/j.jestch.2014.07.006},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170425-31540},
  pages     = {260 -- 269},
  abstract  = {Strain measurement is important in mechanical testing. A wide variety of techniques exists for measuring strain in the tensile test; namely the strain gauge, extensometer, stress and strain determined by machine crosshead motion, Geometric Moire technique, optical strain measurement techniques and others. Each technique has its own advantages and disadvantages. The purpose of this study is to quantitatively compare the strain measurement techniques. To carry out the tensile test experiments for S 235, sixty samples were cut from the web of the I-profile in longitudinal and transverse directions in four different dimensions. The geometry of samples are analysed by 3D scanner and vernier caliper. In addition, the strain values were determined by using strain gauge, extensometer and machine crosshead motion. Three techniques of strain measurement are compared in quantitative manner based on the calculation of mechanical properties (modulus of elasticity, yield strength, tensile strength, percentage elongation at maximum force) of structural steel. A statistical information was used for evaluating the results. It is seen that the extensometer and strain gauge provided reliable data, however the extensometer offers several advantages over the strain gauge and crosshead motion for testing structural steel in tension. Furthermore, estimation of measurement uncertainty is presented for the basic material parameters extracted through strain measurement.},
  subject      = {Baustahl},
  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}
}
@article{WiegandOsburg,
  author    = {Wiegand, Torben and Osburg, Andrea},
  title     = {Synthesis, Curing and Thermal Behavior of Amine Hardeners from Potentially Renewable Sources},
  series = {Polymers},
  volume    = {2023},
  journal   = {Polymers},
  number    = {volume 15, issue 4, article 990},
  publisher = {MDPI},
  address   = {Basel},
  doi       = {10.3390/polym15040990},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20230524-63745},
  pages     = {1 -- 12},
  abstract  = {Research into bio-based epoxy resins has intensified in recent decades. Here, it is of great importance to use raw materials whose use does not compete with food production. In addition, the performance of the newly developed materials should be comparable to that of conventional products. Possible starting materials are lignin degradation products, such as vanillin and syringaldehyde, for which new synthesis routes to the desired products must be found and their properties determined. In this article, the first synthesis of two amine hardeners, starting with vanillin and syringaldehyde, using the Smiles rearrangement reaction is reported. The amine hardeners were mixed with bisphenol A diglycidyl ether, and the curing was compared to isophorone diamine, 4-4′-diaminodiphenyl sulfone, and 4-Aminonbenzylamine by means of differential scanning calorimetry. It was found that the two amines prepared are cold-curing. As TG-MS studies showed, the thermal stability of at least one of the polymers prepared with the potentially bio-based amines is comparable to that of the polymer prepared with isophorone diamine, and similar degradation products are formed during pyrolysis.},
  subject      = {Epoxide},
  language  = {en}
}
@article{PartschefeldTutalHalmansederetal.,
  author    = {Partschefeld, Stephan and Tutal, Adrian and Halmanseder, Thomas and Schneider, Jens and Osburg, Andrea},
  title     = {Investigations on Stability of Polycarboxylate Superplasticizers in Alkaline Activators for Geopolymer Binders},
  series = {Materials},
  volume    = {2023},
  journal   = {Materials},
  number    = {Volume 16, issue 15, article 5369},
  publisher = {MDPI},
  address   = {Basel},
  doi       = {10.3390/ma16155369},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20231026-64809},
  pages     = {1 -- 14},
  abstract  = {Calcined clays are interesting starting materials to be used as SCMs (supplementary cementitious materials) in cements or to be converted to geopolymers by activation with a high alkaline activator. The adjustment of the properties in the fresh state, especially regarding the consistency of these binders, is almost exclusively achieved by the addition of water, since commercially available superplasticizers seem to be ineffective in low-calcium geopolymer systems. The aim of this study was a systematic investigation of various PCE (polycarboxylate ester/ether) superplasticizers (methacrylate ester PCE: MPEG, isoprenol ether PCE: IPEG, methallyl ether PCE: HPEG) with respect to their stability in different alkaline activators (NaOH, KOH, sodium and potassium silicate solutions). The effectiveness of superplasticizers (SPs) in low-calcium geopolymer binders was verified by rheological tests. Size exclusion chromatography was used to investigate if structural degradation of the superplasticizers occurs. The investigated PCE superplasticizers showed a thickening effect in the low-calcium geopolymer system. Depending on the alkalinity of the activator solution, a degradation process was detected for all the PCEs investigated. The side chains of the PCEs are cleaved off the backbone by basic ester and ether hydrolysis. The highest degree of degradation was found in sodium and potassium silicate solutions. In alkaline hydroxide solutions, the degradation process increases with increasing alkalinity.},
  subject      = {Geopolymere},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Goebel,
  author    = {G{\"o}bel, Luise},
  title     = {Experimental and semi-analytical multiscale approaches for the characterization of the elastic and viscoelastic behavior of polymer-modified cement-based materials},
  publisher = {Bauhaus-Universit{\"a}tsverlag},
  address   = {Weimar},
  isbn      = {978-3-95773-269-9},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3827},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181211-38279},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {259},
  abstract  = {Polymer-modified cement concrete (PCC) is a heterogeneous building material with a hierarchically organized microstructure. Therefore, continuum micromechanics-based multiscale models represent a promising method to estimate the mechanical properties. By means of a bottom-up approach, homogenized properties at the macroscopic scale are derived considering microstructural characteristics. The extension of existing multiscale models for the application to PCC is the main objective of this work. For that, cross-scale experimental studies are required. Both macroscopic and microscopic mechanical tests are performed to characterize the elastic and viscoelastic properties of different PCC. The comparison between experiment and model prediction illustrates the success of the modeling approach.},
  subject      = {Elastizit{\"a}tsmodul},
  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{Schirmer,
  author    = {Schirmer, Ulrike},
  title     = {Die Adsorption von Dispersionspartikeln und Schutzkolloiden an Oberfl{\"a}chen von Zementphasen und Phasen der Zusatzstoffe},
  doi       = {10.25643/bauhaus-universitaet.3738},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20180327-37383},
  school      = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar},
  pages     = {227},
  abstract  = {Ziel der Arbeit war das Adsorptionsverhalten ausgew{\"a}hlter schutzkolloidstabilisierter Polymerpartikel mit variierender chemischer Basis im zement{\"a}ren System zu beschreiben und basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen das Konkurrenzverhalten beim Angebot unterschiedlicher mineralischer Oberfl{\"a}chen zu kl{\"a}ren. Sowohl die Destabilisierung der Polymerpartikel im alkalischen Milieu, welche eine Voraussetzung f{\"u}r derartige Adsorptionsprozesse ist, als auch die Ver{\"a}nderung von Oberfl{\"a}cheneigenschaften verschiedener mineralischer Partikel durch Hydratations- und Ionenadsorptionsprozesse, wurden u. a. mit Hilfe elektrokinetischer Experimente erfasst. Die spektralphotometrische Erstellung von Adsorptionsisothermen erm{\"o}glichte zudem die Ermittlung der jeweiligen adsorbierten Polymermenge zu verschiedenen Zeitpunkten der fr{\"u}hen Hydratation. Weiterhin wurde die Polymeradsorption an Partikeln ausgew{\"a}hlter Zusatzstoffe in Abh{\"a}ngigkeit von der Ionenst{\"a}rke der Fl{\"u}ssigphase beschrieben. Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen cryo-pr{\"a}parierter polymermodifizierter Zementleimproben erm{\"o}glichten es außerdem deren Mikrostruktur im suspensiven Zustand zu visualisieren. Diese Aufnahmen, ebenso wie die Ergebnisse grundlegender hydratationskinetischer Untersuchungen wurden in Wechselbeziehung zu den Ergebnissen der Adsorptionsuntersuchungen gebracht. Maßgelbliche intermolekulare und interpartikul{\"a}re Wechselwirkungen, infolge derer sich die Stabilit{\"a}tsverh{\"a}ltnisse im Zementleim {\"a}ndern und die Polymerpartikel adsorbieren sind im Wesentlichen die Desorption des Schutzkolloids von der Polymerpartikeloberfl{\"a}che, die Ionisation funktioneller Gruppen der Polymerpartikel und der Schutzkolloidmakromolek{\"u}le im alkalischen Milieu und infolgedessen die Komplexbildung mit Ionen der Zementleimporenl{\"o}sung. Die Auswirkungen dieser Vorg{\"a}nge auf die L{\"o}sungs- und F{\"a}llungskinetik des Zementleimes wurden erfasst und mit der chemischen Zusammensetzung der polymeren Systeme korreliert.},
  subject      = {Kunststoffm{\"o}rtel},
  language  = {de}
}
@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}
}
@article{CappachionePartschefeldOsburgetal.,
  author    = {Cappachione, Clotilde and Partschefeld, Stephan and Osburg, Andrea and Gliubizzi, Rocco and Gaeta, Carmine},
  title     = {Modified Carboxymethylcellulose-Based Scaffolds as New Potential Ecofriendly Superplasticizers with a Retardant Effect for Mortar: From the Synthesis to the Application},
  series = {Materials},
  volume    = {2021},
  journal   = {Materials},
  number    = {volume 14, issue 13, article 3569},
  publisher = {MDPI},
  address   = {Basel},
  doi       = {10.3390/ma14133569},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20210804-44689},
  pages     = {1 -- 17},
  abstract  = {This article is focused on the research and development of new cellulose ether derivatives as innovative superplasticizers for mortar systems. Several synthetic strategies have been pursued to obtain new compounds to study their properties on cementitious systems as new bio-based additives. The new water-soluble admixtures were synthesized using a complex carboxymethylcellulose-based backbone that was first hydrolyzed and then sulfo-ethylated in the presence of sodium vinyl sulphonate. Starting with a complex biopolymer that is widely known as a thickening agent was very challenging. Only by varying the hydrolysis times and temperatures of the reactions was achieved the aimed goal. The obtained derivatives showed different molecular weight (Mw) and anionic charges on their backbones. An improvement in shear stress and dynamic viscosity values of CEM II 42.5R cement was observed with the samples obtained with a longer time of higher temperature hydrolysis and sulfo-ethylation. Investigations into the chemical nature of the pore solution, calorimetric studies and adsorption experiments clearly showed the ability of carboxymethyl cellulose superplasticizer (CMC SP) to interact with cement grains and influence hydration processes within a 48-h time window, causing a delay in hydration reactions in the samples. The fluidity of the cementitious matrices was ascertained through slump test and preliminary studies of mechanical and flexural strength of the hardened mortar formulated with the new ecological additives yielded values in terms of mechanical properties. Finally, the computed tomography (CT) images completed the investigation of the pore network structure of hardened specimens, highlighting their promising structure porosity.},
  subject      = {M{\"o}rtel},
  language  = {en}
}