TY - THES A1 - Trümer, André T1 - Calcinierte Tone als Puzzolane der Zukunft - Von den Rohstoffen bis zur Wirkung im Beton N2 - Vor dem Hintergrund einer stetig wachsenden Nachfrage an Beton wie auch ambitionierter Reduktionsziele beim in der Zementproduktion anfallenden CO2 gelten calcinierte Tone als derzeit aussichtsreichste technische Neuerung im Bereich nachhaltiger Bindemittelkonzepte. Unter Ausnutzung ihrer Puzzolanität soll ein erheblicher Teil der Klinkerkomponente im Zement ersetzt werden, wobei der zu ihrer Aktivierung notwendige Energiebedarf vergleichsweise niedrig ist. Wesentliche Vorteile der Tone sind ihre weltweit nahezu unbegrenzte Verfügbarkeit sowie der äußerst geringe rohstoffbedingte CO2-Ausstoß während der Calcinierung. Schwierigkeiten auf dem Weg der Umsetzung bestehen allerdings in der Vielseitigkeit des Systems, welches durch eine hohe Varietät der Rohtone und des daraus folgenden thermischen Verhaltens gekennzeichnet ist. Entsprechend schwierig ist die Übertragbarkeit von Erfahrungen mit bereits etablierten calcinierten Tonen wie dem Metakaolin, der sich durch hohe Reinheit, einen aufwendigen Aufbereitungsprozess und eine entsprechend hohe Reaktivität auszeichnet. Ziel der Arbeit ist es daher, den bereits erlangten Kenntnisstand auf andere, wirtschaftlich relevante Tone zu erweitern und deren Eignung für die Anwendung im Beton herauszuarbeiten. In einem mehrstufigen Arbeitsprogramm wurde untersucht, inwieweit großtechnisch nutzbare Tone aktivierbar sind und welche Eigenschaften sich daraus für Zement und Beton ergeben. Die dabei festgestellte Reihenfolge Kaolinit > Montmorillonit > Illit beschreibt sowohl die Reaktivität der Brennprodukte als auch umgekehrt die Höhe der optimalen Calciniertemperatur. Auch wandelt sich der Charakter der entstandenen Metaphasen in dieser Abfolge von röntgenamorph und hochreaktiv zu glasig und reaktionsträge. Trotz dieser Einordnung konnte selbst mit dem Illit eine mit Steinkohlenflugasche vergleichbare Puzzolanität festgestellt werden. Dies bestätigte sich anschließend in Parameterversuchen, bei denen die Einflüsse von Rohstoffqualität, Calcinierung, Aufbereitung und Zement hinsichtlich der Reaktivitätsausbeute bewertet wurden. Die Bandbreite der erzielbaren Qualitäten ist dabei immens und gipfelt nicht zuletzt in stark unterschiedlichen Wirkungen auf die Festbetoneigenschaften. Hier machte sich vor allem die für Puzzolane typische Porenverfeinerung bemerkbar, sodass viele von Transportvorgängen abhängige Schadmechanismen unterdrückt wurden. Andere Schadex-positionen wie der Frostangriff ließen sich durch Zusatzmaßnahmen wie dem Eintrag von Luftporen beherrschen. Zu bemängeln sind vor allem die schlechte Verarbeitbarkeit kaolinitischer Metatone wie auch die für Puzzolane stark ausgeprägte Carbonatisierungsneigung. Wesentliches Ergebnis der Arbeit ist, dass auch Tone, die bisher als geringwertig bezüglich des Aktivierungspotentials galten, nutzbare puzzolanische Eigenschaften entwickeln können. So kann selbst ein stark verunreinigter Illit-Ton die Qualität von Flugasche erreichen. Mit stei-gendem Tonmineralgehalt sowie bei Präsens thermisch instabilerer Tonminerale wie Mont-morillonit und Kaolinit erweitert sich das Spektrum nutzbarer Puzzolanitäten bis hin zur hochreaktiven Metakaolin-Qualität. Damit lassen sich gute bis sehr gute Betoneigenschaften erzielen, sodass die Leistungsfähigkeit etablierter Kompositmaterialien erreicht wird. Somit sind die Voraussetzungen für eine umfangreiche Nutzung der erheblichen Tonmengen im Zement und Beton gegeben. Entsprechend können Tone einen effektiven Beitrag zu einer gesteigerten Nachhaltigkeit in der Baustoffproduktion weltweit leisten. KW - Beton KW - Ton Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200214-40968 SN - 978-3-00-065011-6 ER - TY - JOUR A1 - Bore, Thierry A1 - Wagner, Norman A1 - Lesoille, Sylvie Delepine A1 - Taillade, Frederic A1 - Six, Gonzague A1 - Daout, Franck A1 - Placko, Dominique T1 - Error analysis of clay-rock water content estimation with broadband high-frequency electromagnetic sensors—air gap effect JF - Sensors N2 - Broadband electromagnetic frequency or time domain sensor techniques present high potential for quantitative water content monitoring in porous media. Prior to in situ application, the impact of the relationship between the broadband electromagnetic properties of the porous material (clay-rock) and the water content on the frequency or time domain sensor response is required. For this purpose, dielectric properties of intact clay rock samples experimental determined in the frequency range from 1 MHz to 10 GHz were used as input data in 3-D numerical frequency domain finite element field calculations to model the one port broadband frequency or time domain transfer function for a three rods based sensor embedded in the clay-rock. The sensor response in terms of the reflection factor was analyzed in time domain with classical travel time analysis in combination with an empirical model according to Topp equation, as well as the theoretical Lichtenecker and Rother model (LRM) to estimate the volumetric water content. The mixture equation considering the appropriate porosity of the investigated material provide a practical and efficient approach for water content estimation based on classical travel time analysis with the onset-method. The inflection method is not recommended for water content estimation in electrical dispersive and absorptive material. Moreover, the results clearly indicate that effects due to coupling of the sensor to the material cannot be neglected. Coupling problems caused by an air gap lead to dramatic effects on water content estimation, even for submillimeter gaps. Thus, the quantitative determination of the in situ water content requires careful sensor installation in order to reach a perfect probe clay rock coupling. KW - Wassergehalt KW - Ton KW - Zeitbereichsreflektometrie KW - Impedanzspektroskopie KW - Dielektrische Spektroskopie KW - water content measurement; TDR probe; clay-rock; dielectric spectroscopy; frequency domain finite element modeling Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20170418-31248 UR - https://www.scopus.com/inward/record.uri?eid=2-s2.0-84964200266&doi=10.3390%2fs16040554&partnerID=40&md5=26e537724db3b28e237009acde7676cd SP - 1 EP - 14 ER - TY - GEN A1 - Schiecke, Steffen T1 - Eignung alumosilikatischer Polymerbinder zur Modifizierung von Lehmbaustoffen T1 - Applicability of alumosilicatic polymer binders for mofifikation of clay containing construction materials N2 - Der Einsatz von Lehmbaustoffen stößt an Grenzen, wenn das Material Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Die vorliegende Arbeit enthält Untersuchungen zur Verbesserung der Wasserbständigkeit von Lehmbaustoffen. Es konnte gezeigt werden, dass mittels alumosilikatischer Polymerbinder der Widerstand von Lehmbaustoffen gegen Feuchteeinwirkung erheblich verbessert werden kann. Die positiven bauklimatischen Eigenschaften werden dabei nicht negativ beeinflusst. KW - Lehm KW - Modifizierung KW - Ton KW - Anorganisches Bindemittel KW - Bindemittel KW - Wasserglas KW - Feuchtigkeit KW - Lehmbau KW - Lehmhaus KW - Metakaolin KW - Geopolymer KW - wasserbeständig KW - alumosilikatisch KW - china clay KW - alumosilicatic Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20100702-15088 ER -