Filtern
Dokumenttyp
- Dissertation (20)
- Artikel (Wissenschaftlicher) (16)
- Preprint (6)
- Konferenzveröffentlichung (4)
- Bachelorarbeit (2)
- Masterarbeit (2)
- Sonstiges (2)
- Periodikum (2)
- Buch (Monographie) (1)
- Habilitation (1)
Institut
- Institut für Strukturmechanik (ISM) (7)
- Professur Modellierung und Simulation - Konstruktion (5)
- Institut für Europäische Urbanistik (4)
- Professur Bauphysik (4)
- F. A. Finger-Institut für Baustoffkunde (FIB) (3)
- Professur Informatik im Bauwesen (3)
- Professur Sozialwissenschaftliche Stadtforschung (3)
- Promotionsstudiengang Kunst und Design-Freie Kunst-Medienkunst (Ph.D) (3)
- Universitätsbibliothek (3)
- An-Institute (2)
Schlagworte
- OA-Publikationsfonds2018 (9)
- Simulation (4)
- BIM (3)
- machine learning (3)
- Aerodynamik (2)
- Beton (2)
- Biodiesel (2)
- Bridge (2)
- Buffeting (2)
- Building Information Modeling (2)
- Energiebedarf (2)
- Flutter (2)
- Gebäudehülle (2)
- Gebäudesimulation (2)
- IFC-basierte Gebäudesimulation (2)
- Ingenieurwissenschaften (2)
- Kulturerbe (2)
- Kulturwissenschaft (2)
- Kunststoffadditiv (2)
- Medienkunst (2)
- Medienwissenschaft (2)
- Mehrphasensystem (2)
- Mikrostruktur (2)
- Schnittstelle (2)
- Sensitivitätsanalyse (2)
- Soziale Bewegung (2)
- Stadtplanung (2)
- building simulation (2)
- computational fluid dynamics (2)
- extreme learning machine (2)
- thermische Gebäudehülle (2)
- 1968 (1)
- ANN modeling (1)
- Abbiegespur (1)
- Abtastung (1)
- Adaptive sampling method (1)
- Aerodynamic nonlinearity (1)
- Alterung (1)
- Amazon Alexa (1)
- Approximation (1)
- Arabischer Frühling (1)
- Arbeitsraum (1)
- Architektur (1)
- Argument (1)
- Art-Mods (1)
- Artificial Intelligence (1)
- Artistic Research (1)
- Assistent (1)
- Aufstellstreifen (1)
- Autoklav (1)
- BTF (1)
- Barcelona (1)
- Bauinformatik (1)
- Baumaterial (1)
- Baustoff (1)
- Bautechnik (1)
- Bayes (1)
- Bayesian method (1)
- Belit (1)
- Benutzeroberfläche (1)
- Berechnungsverfahren (1)
- Bildqualität (1)
- Bodenunruhe (1)
- Bonding Methods (1)
- Brandschutz (1)
- Bruch (1)
- CAD (1)
- CFD (1)
- CO2 (1)
- Calcinieren (1)
- Calciumsulfat (1)
- Calciumsulfatfließestrich (1)
- Computational Bridge Aerodynamics (1)
- Computer-Aided Design (1)
- Computerspiel (1)
- Cordoba (1)
- Creep (1)
- Data Mining (1)
- Defect generation (1)
- Denkmalpflege (1)
- Design (1)
- Designforschung (1)
- Differenzengleichung (1)
- Druckglied (1)
- ELM (1)
- Eisenbahnstrecke (1)
- Elastizitätsmodul (1)
- Electric Energy Consumption (1)
- Emission (1)
- Erdrutsch (1)
- Erweiterte Realität (1)
- Experiment (1)
- Fashion studies (1)
- Fließestrich (1)
- Flucht (1)
- Fluid (1)
- Fluid memory (1)
- Flächen zweiter Ordnung (1)
- Fotografie (1)
- Fracture mechanics (1)
- Freiraum (1)
- Frost-Tausalz-Angriff (1)
- Gemeinwohl (1)
- Gender (1)
- Geschlecht (1)
- Gips (1)
- Global sensitivity analysis (1)
- Graphics hardware (1)
- Hauptachsentransformation (1)
- Holomorphe Funktion (1)
- Human Computer Interaction (1)
- Hydratation (1)
- Hydrothermalsynthese (1)
- Immaterielles Kulturerbe (1)
- Informatik (1)
- Integrative Gestaltung (1)
- Interpartikuläre Wechselwirkungen (1)
- Isogeometric Analysis (1)
- Kapazität (1)
- Kegelschnitt (1)
- Klebtechnik (1)
- Kriechen (1)
- Kunstgeschichte (1)
- Kunststoffmörtel (1)
- Künstlerische Forschung (1)
- Künstliche Intelligenz (1)
- Landschaft (1)
- Least-squares support vector regression (1)
- Lichtsignalanlage (1)
- Lichtsignalsteuerung (1)
- Liegenschaft (1)
- Long-span Bridges (1)
- Luftverunreinigender Stoff (1)
- Lösungsanalytik (1)
- Machine Learning (1)
- Media discourse (1)
- Media representations (1)
- Medienarchäologie (1)
- Medienereignis (1)
- Membrane contactors (1)
- Mensch-Maschine-Kommunikation (1)
- Microstructure (1)
- Mikroklima (1)
- Mikroskopie (1)
- Modding (1)
- Modeling (1)
- Modellierung (1)
- Molecular Liquids (1)
- Monolithisch (1)
- Monte-Carlo-Simulation (1)
- Multiscale modeling (1)
- Multiskalenmodellierung (1)
- Musik (1)
- NURBS (1)
- Nachhaltigkeit (1)
- Nanomechanical Resonators (1)
- Nanomechanik (1)
- Non-Destructive Testing (1)
- Numerische Strömungssimulation (1)
- OA-Publikationsfonds2019 (1)
- Open Source (1)
- Optimierung (1)
- PLAXIS 2D (1)
- Perovskite (1)
- Phase-field modeling (1)
- Plasik (1)
- Plastik (1)
- Polymer modification (1)
- Polymer nanocomposites (1)
- Polymeradsorption (1)
- Polymermodifizierung (1)
- Populismus (1)
- Praxeologie (1)
- Prediction (1)
- Probabilistik (1)
- Protocols (1)
- Quadrik (1)
- Raumklima (1)
- Raumwahrnehmung (1)
- Rendering (1)
- Resonator (1)
- Restaurierung (1)
- Risikomanagement (1)
- Rissausbreitung (1)
- Sampling (1)
- Schätztheorie (1)
- Solar (1)
- Solar cells (1)
- Solarzelle (1)
- Spielwissenschaft (1)
- Stadt (1)
- Stadtentwicklung (1)
- Stadtsanierung (1)
- Stahlbeton (1)
- Statistische Analyse (1)
- Stimme (1)
- Strukturmechanik (1)
- Strömungsmechanik (1)
- Student (1)
- Suche (1)
- Surrogate models (1)
- Suspensionsanalytik (1)
- Sustainable production (1)
- Tangible User Interfaces (1)
- Theoretische Elektrotechnik (1)
- Time-dependent (1)
- UCB model (1)
- Uncertainty analysis (1)
- Unsicherheit (1)
- Urban studies (1)
- Validierung (1)
- Ventilation (1)
- Verkehr (1)
- Verkehrssignalanlage (1)
- Versickerung (1)
- Volumenstabilität (1)
- Vortex Particle Method (1)
- Vortex particle method (1)
- Wahrnehmung (1)
- Wohnungspolitik (1)
- Wärmeempfindung (1)
- Wärmeübergangszahl (1)
- Young's modulus (1)
- Zement (1)
- Zementstein (1)
- Zufahrt (1)
- alexa (1)
- alpha-C2SH (1)
- alternative Bindemittel (1)
- arguments (1)
- artificial neural networks (ANN) (1)
- assistant (1)
- asylum (1)
- ballast (1)
- biodiesel (1)
- buildings (1)
- catenary action (1)
- climatic loading (1)
- clustering (1)
- compressive arching (1)
- cordoba (1)
- demand response programs (1)
- destructive testin (1)
- dielectric materials (1)
- dielectric measurements (1)
- diesel engines (1)
- disproportionate collapse (1)
- drainage (1)
- dynamic amplifification (1)
- electromagnetic scattering (1)
- energy, exergy (1)
- estimation (1)
- forecasting (1)
- forward contracts (1)
- growth mode (1)
- heat transfer coefficient (1)
- heritage (1)
- indoor air quality (1)
- landslide (1)
- long-term examination (1)
- material aging (1)
- mathematical modeling (1)
- microclimate (1)
- microdensification (1)
- microwave propagation (1)
- music (1)
- non-destructive testing (1)
- numerical modeling (1)
- optimization (1)
- personalized ventilation (1)
- prediction (1)
- railway track (1)
- reinforced concrete (1)
- response surface methodology (1)
- retailer (1)
- revitalization (1)
- risk management (1)
- search (1)
- seepage (1)
- soil heterogeneity (1)
- sounding heritage (1)
- statistical analysis (1)
- stochastic programming (1)
- structural robustness (1)
- subgrade (1)
- sugarcane (1)
- support vector machine (1)
- support vector machine (SVM) (1)
- sustainability (1)
- thermal comfort (1)
- thermal sensation (1)
- track maintenance (1)
- urban renewal (1)
- validation (1)
- voice (1)
- Öffentlicher Raum (1)
Erscheinungsjahr
- 2018 (58) (entfernen)
Biodiesel, as the main alternative fuel to diesel fuel which is produced from renewable and available resources, improves the engine emissions during combustion in diesel engines. In this study, the biodiesel is produced initially from waste cooking oil (WCO). The fuel samples are applied in a diesel engine and the engine performance has been considered from the viewpoint of exergy and energy approaches. Engine tests are performed at a constant 1500 rpm speed with various loads and fuel samples. The obtained experimental data are also applied to develop an artificial neural network (ANN) model. Response surface methodology (RSM) is employed to optimize the exergy and energy efficiencies. Based on the results of the energy analysis, optimal engine performance is obtained at 80% of full load in presence of B10 and B20 fuels. However, based on the exergy analysis results, optimal engine performance is obtained at 80% of full load in presence of B90 and B100 fuels. The optimum values of exergy and energy efficiencies are in the range of 25–30% of full load, which is the same as the calculated range obtained from mathematical modeling.
Córdoba es la segunda ciudad más poblada de la Argentina, y posee el ejido municipal más extenso del país, siendo un importante centro industrial y de servicios del centro del país. Es además la cabecera de la segunda región metropolitana argentina, el Área Metropolitana de Córdoba (AMCBA). Si bien el desarrollo de sus áreas centrales y periurbanas es un tema bastante desarrollado académicamente, actualmente hay un vacío de conocimiento en la situación actual de las áreas pericentrales e intermedias de esta ciudad -aun cuando ocupan más del 30% del área urbanizada y donde habita la mayor parte de su población-. Es en estas áreas donde se ubica el objeto de estudio de esta tesis: los barrios pericentrales que forman un anillo alrededor del área central. Originados como extensiones suburbanas alrededor de 1940, y consolidados como barrios residenciales de clase media y media alta de baja densidad antes de 1970, ocupan lo que son hoy algunas de las áreas con mejor calidad ambiental y urbana de la ciudad.
Los barrios pericentrales son considerados generalmente consolidados y estables; sin embargo, analizados en detalle, muestran complejas transformaciones: un vaciamiento poblacional constante, a pesar del crecimiento demográfico en general de Córdoba y el AMCBA; aumento de inmuebles abandonados; y a diferencia de sectores en una similar posición, no son objeto de grandes inversiones inmobiliarias de renovación urbana.
Esta situación es invisibilizada, en parte por ser resultado de procesos con poco impacto relativo en la ciudad, y en parte porque estos procesos no están contemplados por los modelos urbanos locales vigentes –basados en la teoría racionalista y determinista de principios del siglo XX-, que conceptualizan a los barrios pericentrales como una “panacea urbana”. Esta tesis puso en disputa estos modelos, partiendo de la discusión sobre un fenómeno informal detectado indefectiblemente (aunque no exclusivamente) en estos barrios pericentrales: la microdensificación emergente.
La imposibilidad de colocar los inmuebles existentes en el mercado hace que los propietarios busquen nuevas formas de valorizar sus propiedades, de facilitar el acceso a la vivienda a sus hijos o de invertir sus ahorros de forma segura, obteniendo una fuente adicional de ingresos: en cada parcela edificada se aumenta la cantidad de unidades funcionales, aprovechando la superficie construible vacante o refuncionalizando las construcciones obsoletas, aunque manteniendo el grano y la escala de intervención respecto al tejido existente. La oferta de hábitat en estos barrios se diversifica, y no sólo evita la expulsión de población, sino que también atrae a nuevos habitantes. Además, en un tejido originalmente sólo residencial, incorpora actividades de comercio y servicios que enriquecen el tejido funcional.
El proceso se realiza sin planificación general (y por supuesto fuera del marco legal): es la suma de acciones individuales que se reconstruyen como una “tendencia” o “patrón emergente”, revitalizando el tejido urbano de forma sutil pero definitiva.
Se planteó como hipótesis que la microdensificación emergente es un proceso de revitalización que aprovecha el potencial del tejido de estos barrios de forma más sostenible y eficiente que el modelo impuesto formalmente.
10
La tesis se encuadró bajo el enfoque sistémico de la complejidad. Este enfoque entiende a la ciudad como un sistema complejo y dinámico, en desarrollo constante; determinado más por las interrelaciones entre sus componentes y entre esos componentes y el contexto, que por las condiciones de cada elemento individualmente. La calidad y cantidad de estas interacciones es primordial, al punto de definir la condición urbana de una aglomeración. Según estas premisas, un sistema urbano sostenible y eficiente será aquel que, maximizando recursos materiales y humanos (y de acuerdo a la capacidad de carga del sistema) desarrolle de redes de intercambio múltiples, diversas y descentralizadas, que generen procesos de sinergia y desarrollo inclusivos.
La investigación se estructuró entonces de forma tal de responder las siguientes preguntas:
•
En primer lugar, ¿cuáles son las condiciones específicas que catalizan la microdensificación en los barrios pericentrales de Córdoba?
•
Siendo la microdensificación una respuesta a una situación particular dentro del sistema urbano, ¿Cuál es el grado de sostenibilidad y eficiencia que aporta a los barrios pericentrales (en particular) y a Córdoba (en general)?
•
Y tras haber identificado su impacto en la estructura urbana, su potencial transformador y organizativo, ¿puede el estudio de los procesos emergentes hacer un aporte conceptual e instrumental a los modelos locales de planeamiento urbano?
Primeramente, un análisis documental reconstruyó la condición específica de los barrios pericentrales, y el escenario actual de Córdoba con respecto a la producción y acceso al hábitat urbano. Luego se infirió un escenario tendencial a corto y mediano plazo, que sirvió para definir distintos patrones de territorialización, incluyendo el patrón “formal” de los barrios pericentrales. Se continuó con el análisis específico de la microdensificación, proponiendo un escenario posible a mediano plazo donde el patrón de microdensificación ha sido plenamente desarrollado, transformando cuali y cuantitativamente el tejido espacio-funcional y socioeconómico.
A partir de estos resultados, se realizó un análisis comparativo de los distintos patrones de desarrollo urbano de Córdoba en cuanto a su sostenibilidad y eficiencia. Se demostró que el patrón de microdensificación en los barrios pericentrales es mucho más sostenible y eficiente que los patrones formales existentes, y se abrió la discusión que se desarrolla en la última parte de esta tesis:
El argumento desarrollado en esta investigación y los resultados que de él se desprenden tienen un carácter analítico y explicativo útil para el análisis de otros escenarios en el contexto urbano argentino y latinoamericano. En primer lugar, sobre preferir la revitalización progresiva frente a la renovación total o la creación de nuevo suelo urbano en la periferia; promover una ciudad compacta, diversa e inclusiva tanto social como funcionalmente; basada en la multiplicación y diversificación de los agentes productores de ciudad; que considera estos procesos, así como los mecanismos de empoderamiento, participación y gobernanza como instrumentos para lograr mayor sostenibilidad y eficiencia en el desarrollo urbano. Por otro lado, esta tesis puso en relevancia el rol de los procesos emergentes en un sistema urbano como mecanismo vital para generar esta revitalización. Finalmente, se discute el aporte del enfoque sistémico para comprender, explicar y proponer intervenciones a la disciplina.
The Variability of the Void Ratio of Sand and its Effect on Settlement and Infinite Slope Stability
(2018)
The uncertainty of a soil property can significantly affect the physical behavior of soil, so as to influence geotechnical practice. The uncertainty can be expressed by its stochastic parameters, including the mean, the standard deviation, and the spatial correlation length. These stochastic parameters are regarded as constant value in most of the former studies. The main aim of this thesis is to prove whether they are depth-dependent, and to evaluate the effect of this depth-dependent character on both the settlement and the infinite slope stability during rainwater infiltration.
A stochastic one-dimensional settlement simulation is carried out using random finite element method with the von Wolffersdorff hypoplastic model, so as to evaluate the effect of stress level on the stochastic parameters of void ratio related parameters of sand. It is found that these stochastic parameters are both stress-dependent and depth-dependent.
The non-stationary random field, considering the depth-dependent character of these stochastic parameters, can be generated through the distortion of the stationary random field.
The one-dimensional settlement analysis is carried out to evaluation the effect of the depth-dependent character of the stochastic parameters of void ratio on the strain. It is found that the depth-dependent character has low effect on the strain.
The deterministic analysis of infinite slope stability during rainwater infiltration is simulated.
The transient seepage is carried out using finite difference method, while the steady state seepage is simulated using the analytical solution. The saturated hydraulic conductivity (ks) is taken as the only variable. The results show that the depth-dependent ks has a significant influence on the stability of the slope when the negative flux is high. Without considering the depth-dependent character, can overestimate the factor of safety of the slope. A slope can fail if the depth-dependent character is considered, while it is stable if the depth-dependent character is neglected. The failure time of the slope with a greater depth-dependent ks is earlier during transient infiltration.
Meanwhile, the stochastic infinite slope stability analysis during infiltration, is also carried out to highlight the effect of the depth-dependent character of the stochastic parameters of ks. The results show that: the probability of failure is significantly increased if the depth-dependent character of mean is considered, while, it is moderately reduced if the depth-dependent character of the standard deviation is accounted. If the depth-dependent character of both the mean and standard deviation of ks is considered, the depth-dependent mean value plays a dominant influence on the results. Furthermore, the depth-dependent character of the spatial correlation length can slightly reduce the probability of failure.
Increasing structural robustness is the goal which is of interest for structural engineering community. The partial collapse of RC buildings is subject of this dissertation. Understanding the robustness of RC buildings will guide the development of safer structures against abnormal loading scenarios such as; explosions, earthquakes, fine, and/or long-term accumulation effects leading to deterioration or fatigue. Any of these may result in local immediate structural damage, that can propagate to the rest of the structure causing what is known by the disproportionate collapse.
This work handels collapse propagation through various analytical approaches which simplifies the mechanical description of damaged reinfoced concrete structures due to extreme acidental event.
Ziel der Arbeit war das Adsorptionsverhalten ausgewählter schutzkolloidstabilisierter Polymerpartikel mit variierender chemischer Basis im zementären System zu beschreiben und basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen das Konkurrenzverhalten beim Angebot unterschiedlicher mineralischer Oberflächen zu klären.
Sowohl die Destabilisierung der Polymerpartikel im alkalischen Milieu, welche eine Voraussetzung für derartige Adsorptionsprozesse ist, als auch die Veränderung von Oberflächeneigenschaften verschiedener mineralischer Partikel durch Hydratations- und Ionenadsorptionsprozesse, wurden u. a. mit Hilfe elektrokinetischer Experimente erfasst. Die spektralphotometrische Erstellung von Adsorptionsisothermen ermöglichte zudem die Ermittlung der jeweiligen adsorbierten Polymermenge zu verschiedenen Zeitpunkten der frühen Hydratation. Weiterhin wurde die Polymeradsorption an Partikeln ausgewählter Zusatzstoffe in Abhängigkeit von der Ionenstärke der Flüssigphase beschrieben.
Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen cryo-präparierter polymermodifizierter Zementleimproben ermöglichten 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 interpartikuläre Wechselwirkungen, infolge derer sich die Stabilitätsverhältnisse im Zementleim ändern und die Polymerpartikel adsorbieren sind im Wesentlichen die Desorption des Schutzkolloids von der Polymerpartikeloberfläche, die Ionisation funktioneller Gruppen der Polymerpartikel und der Schutzkolloidmakromoleküle im alkalischen Milieu und infolgedessen die Komplexbildung mit Ionen der Zementleimporenlösung. Die Auswirkungen dieser Vorgänge auf die Lösungs- und Fällungskinetik des Zementleimes wurden erfasst und mit der chemischen Zusammensetzung der polymeren Systeme korreliert.
This dissertation concerns the changing role of fashion in the context of modern cities. In approaching this process, the research investigates the media discourse based on representations of fashion by cities and of cities by fashion. Moreover, this research focuses on fashion understood as a multidimensional phenomenon that aims to provide an explanation of urban spaces through fashion terms, actions, and garments. Additionally, cities are considered from the cultural geography approach that highlights the cultural component of urban spaces expressed in social and cultural practices in physical reality. Following this idea, it is suggested here that fashion today not only participates in the urban life as its significant component but also creates city images and representations of urban lifestyle through the fashion paradigm. In other words, fashion redefines urban spaces; at the same time, urban spaces are interpreted as a stage for fashion processes.
By integrating in social research the fields of urban studies and fashion studies, this dissertation offers the discussion considering the fashion phenomenon not only as an urban phenomenon of modern reality. On the one hand, such discussion concerns the re-conceptualization of urban phenomena by the fashion influence; on the other hand, it relates the re-contextualization of fashion in a city. The empirical focus is based on the media context of fashion magazines in which variety of possibilities to represent fashion and cities lead to promising interpretations and analysis. The idea of representation specifies the ways of constructing the notion of urban space as fashionable space and the notion of fashion as placed in the urban context.
This cumulative dissertation discusses - by the example of four subsequent publications - the various layers of a tangible interaction framework, which has been developed in conjunction with an electronic musical instrument with a tabletop tangible user interface. Based on the experiences that have been collected during the design and implementation of that particular musical application, this research mainly concentrates on the definition of a general-purpose abstraction model for the encapsulation of physical interface components that are commonly employed in the context of an interactive surface environment. Along with a detailed description of the underlying abstraction model, this dissertation also describes an actual implementation in the form of a detailed protocol syntax, which constitutes the common element of a distributed architecture for the construction of surface-based tangible user interfaces. The initial implementation of the presented abstraction model within an actual application toolkit is comprised of the TUIO protocol and the related computer-vision based object and multi-touch tracking software reacTIVision, along with its principal application within the Reactable synthesizer. The dissertation concludes with an evaluation and extension of the initial TUIO model, by presenting TUIO2 - a next generation abstraction model designed for a more comprehensive range of tangible interaction platforms and related application scenarios.
Entwicklung und Untersuchung von alternativen Dicalciumsilicat-Bindern auf der Basis von alpha-C2SH
(2018)
Um den Klimawandel zu begrenzen, müssen die CO2-Emissionen drastisch gesenkt werden [100]. Bis 2050 soll bei der Herstellung von Zement eine Einsparung um 51–60 % auf 0,425–0,350 tCO2/tZement erfolgen [7]. Um dieses Ziel zu erreichen, sind alternative Bindemittelkonzepte notwendig [70].
Diese Arbeit widmet sich alternativen, hochreaktiven Dicalciumsilicat-Bindemitteln, die durch die thermische Aktivierung von α-Dicalcium-Silicat-Hydrat (α-C2SH) erzeugt werden. Das α-C2SH ist eine kristalline C S H-Phase, die im hydrothermalen Prozess, beispielsweise aus Branntkalk und Quarz, herstellbar ist. Die thermische Aktivierung kann bei sehr niedrigen Temperaturen erfolgen (>420 °C) und führt zu einem Multiphasen-C2S-Binder. Als besonders reaktive Bestandteile können x-C2S und röntgenamorphe Anteile enthalten sein. Weiterhin können β C2S, γ C2S und Dellait (Ca6(SiO4)(Si2O7)(OH)2) entstehen.
Im Rahmen der Arbeit wird zunächst der Stand des Wissens zur Polymorphie und Hydratation von C2S zusammengefasst. Es werden bekannte C2S-basierte Bindemittelkonzepte vorgestellt und bewertet.
Die Herstellung von C2S-Bindern wird experimentell im Labormaßstab untersucht. Dabei kommen unterschiedliche Autoklaven und ein Muffelofen zum Einsatz. Die Herstellungsparameter werden hinsichtlich Phasenbestand und Reaktivität optimiert. Die Bindemittel werden durch quantitative Röntgen-Phasenanalyse (QXRD), Rasterelektronenmikroskopie (REM), N2-Adsorption (BET-Methode), Heliumpycnometer, Thermoanalyse (TGA/DSC) und 29Si-MAS- sowie 29Si-1H-CP/MAS-NMR-Spektroskopie charakterisiert. Das Hydratationsverhalten der Bindemittel wird vorrangig mithilfe von Wärmeflusskalorimetrie untersucht. Weiterhin werden in situ und ex situ XRD-, TGA/DSC- und REM-Untersuchungen durchgeführt. Anhand von zwei Bindemitteln wird die Fähigkeit zur Erzielung hoher Festigkeiten demonstriert. Abschließend erfolgt eine Abschätzung zu Energiebedarf und CO2-Emissionen für die Herstellung der untersuchten C2S-Binder.
Die Ergebnisse zeigen, dass für eine hohe Reaktivität der Binder eine niedrige Brenntemperatur und ein geringer Wasserdampfpartialdruck während der thermischen Aktivierung entscheidend sind. Weiterhin muss das hydrothermal hergestellte α-C2SH eine möglichst hohe spezifische Oberfläche aufweisen. Diese Parameter beeinflussen den Phasenbestand und die phasenspezifische Reaktivität. Brenntemperaturen von ca. 420–500 °C führen zu hochreaktiven Bindern, die im Rahmen dieser Arbeit als Niedertemperatur-C2S-Binder bezeichnet werden. Temperaturen von ca. 600–800 °C führen zu Bindern mit geringerer Reaktivität, die im Rahmen dieser Arbeit als Hochtemperatur-C2S bezeichnet werden. Höhere Brenntemperaturen (1000 °C) führen zu Bindemitteln, die innerhalb der ersten drei Tage keine hydraulische Aktivität zeigen.
Die untersuchten Bindemittel können sehr hohe Reaktionsgeschwindigkeiten erreichen. Die Wärmeflusskalorimetrie deutet bei einigen Bindemitteln einen nahezu vollständigen Umsatz innerhalb von drei Tagen an. Durch XRD wurde für einen Binder der vollständige Verbrauch von x-C2S innerhalb von drei Tagen nachgewiesen. Für einen mittels in-situ-XRD und Wärmeflusskalorimetrie untersuchten Binder wurde gezeigt, dass die Phasen vorrangig in der Reihenfolge röntgenamorph > x-C2S > β-C2S > γ-C2S hydratisieren. Hydratationsprodukte sind nadelige C S H-Phasen und Portlandit.
Die Herstellung durch thermische Aktivierung von α-C2SH führt zu tafeligen Bindemittelpartikeln, die teilweise Zwickelräume und Poren zwischen den einzelnen Partikeln einschließen. Um eine verarbeitbare Bindemittelpaste zu erzeugen, sind daher sehr hohe Wasser/Bindemittel-Werte (z. B. 1,4) erforderlich. Der Wasseranspruch kann durch Mahlung etwa auf das Niveau von Zement gesenkt werden.
Die Druckfestigkeitsentwicklung wurde an zwei Niedertemperatur-C2S-Kompositbindern mit 40 % Kalksteinmehl bzw. 40 % Hüttensand untersucht. Aufgrund von theoretischen Betrachtungen zur Porosität in Abhängigkeit des w/b-Wertes wurde dieser auf 0,3 festgelegt. Durch Zugabe von PCE-Fließmittel wurde ein verarbeitbarer Mörtel erhalten. Die Festigkeitsentwicklung ist sehr schnell. Der Kalksteinmehl-Binder erreichte nach zwei Tagen 46 N/mm². Bis Tag 28 trat keine weitere Festigkeitssteigerung ein. Der Hüttensand-Binder erreichte nach zwei Tagen 62 N/mm². Durch die Hüttensandreaktion stieg die Festigkeit bis auf 85 N/mm² nach 28 Tagen an.
Für den Herstellungsprozess von Niedertemperatur-C2S-Binder wurden Energieverbräuche und CO2-Emissionen abgeschätzt. Es deutet sich an, dass, bezogen auf die Bindemittelmenge, keine wesentlichen Einsparungen im Vergleich zur Portlandzementherstellung möglich sind. Für die tatsächlichen Emissionen muss jedoch zusätzlich die Leistungsfähigkeit der Bindemittel berücksichtigt werden. Die Leistungsfähigkeit kann als erforderliche Bindemittelmenge betrachtet werden, die je m³ Beton eingesetzt werden muss, um bestimmte Festigkeits-, Dauerhaftigkeits- und Verarbeitungseigenschaften zu erreichen.
Aus verschiedenen Veröffentlichungen [94, 201, 206] wurde die These abgeleitet, dass die Leistungsfähigkeit eines Bindemittels maßgeblich von der C-S-H-Menge bestimmt wird, die während der Hydratation gebildet wird. Daher wird für NT-C2S-Binder eine außergewöhnlich hohe Leistungsfähigkeit erwartet.
Auf Basis der Leistungsfähigkeitsthese verringern sich die abgeschätzten CO2-Emissionen von NT-C2S-Bindern, sodass gegenüber Portlandzement ein mögliches Einsparpotenzial von 42 % ermittelt wurde.