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Experimental and semi-analytical multiscale approaches for the characterization of the elastic and viscoelastic behavior of polymer-modified cement-based materials

Experimentelle und semi-analytische Multiskalenmethoden für die Charakterisierung des elastischen und viskoelastischen Verhaltens polymermodifizierter zementgebundener Materialien

  • 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. ThePolymer-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.show moreshow less
  • Polymermodifizierter Beton (PCC) ist ein heterogener Baustoff mit einer hierarchisch organisierten Mikrostruktur. Deshalb sind Multiskalenmodelle, die auf Prinzipien der Kontinuumsmikromechanik beruhen, sehr gut für die Abschätzung mechanischer Eigenschaften geeignet. Mit Hilfe eines Bottom-Up-Ansatzes werden unter Berücksichtigung mikrostruktureller Charakteristika homogenisierte EigenschaftenPolymermodifizierter Beton (PCC) ist ein heterogener Baustoff mit einer hierarchisch organisierten Mikrostruktur. Deshalb sind Multiskalenmodelle, die auf Prinzipien der Kontinuumsmikromechanik beruhen, sehr gut für die Abschätzung mechanischer Eigenschaften geeignet. Mit Hilfe eines Bottom-Up-Ansatzes werden unter Berücksichtigung mikrostruktureller Charakteristika homogenisierte Eigenschaften auf der makroskopischen Materialebene erhalten. Die Erweiterung bestehender Multiskalenmodelle für die Anwendung auf PCC ist das Hauptziel dieser Arbeit. Dafür werden skalenübergreifende Experimente herangezogen. Sowohl makroskopische als auch mikroskopische mechanische Tests werden durchgeführt, um das elastische und viskoelastische Verhalten verschiedener PCC zu charakterisieren. Ein Vergleich zwischen experimentellen Ergebnissen und der entsprechenden Modellvorhersage verdeutlicht den Erfolg des Modellierungsansatzes.show moreshow less

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Metadaten
Document Type:Doctoral Thesis
Author: Luise Göbel
DOI (Cite-Link):https://doi.org/10.25643/bauhaus-universitaet.3827Cite-Link
URN (Cite-Link):https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181211-38279Cite-Link
ISBN:978-3-95773-269-9
Series (Serial Number):Schriftenreihe des DFG Graduiertenkollegs 1462 Modellqualitäten // Graduiertenkolleg Modellqualitäten <Weimar> (19)
Publisher:Bauhaus-Universitätsverlag
Place of publication:Weimar
Referee:Prof. Dr. techn. Bernhard PichlerORCiDGND, Prof. Dr.-Ing. habil. Carsten KönkeGND
Advisor:Prof. Dr.-Ing. Andrea OsburgORCiDGND
Language:English
Date of Publication (online):2018/12/11
Date of first Publication:2018/12/07
Date of final exam:2018/11/16
Release Date:2018/12/11
Publishing Institution:Bauhaus-Universität Weimar
Granting Institution:Bauhaus-Universität Weimar, Fakultät Bauingenieurwesen
Institutes:Fakultät Bauingenieurwesen / Professur Bauchemie und Polymere Werkstoffe
Fakultät Bauingenieurwesen / Graduiertenkolleg 1462
Pagenumber:259
Tag:Elastizitätsmodul; Kriechen; Mikrostruktur; Multiskalenmodellierung; Polymermodifizierung
Creep; Microstructure; Multiscale modeling; Polymer modification; Young's modulus
GND Keyword:Elastizitätsmodul; Zementstein; Kunststoffadditiv; Modellierung; Mehrphasensystem
Dewey Decimal Classification:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
BKL-Classification:56 Bauwesen / 56.45 Baustoffkunde
Licence (German):License Logo Creative Commons 4.0 - Namensnennung-Nicht kommerziell (CC BY-NC 4.0)