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Szenarien der Moderne
(2016)
Wenige Begriffe vermögen so viel Faszination und Unbehagen gleichzeitig auszulösen wie die Moderne. Der Begriff birgt so viele Unschärfen, dass man eigentlich gut daran tun würde, ihn zu vermeiden. Allein die Frage, was modern sei, oder wann die Moderne begann, lässt sich nicht eindeutig beantworten. Vielleicht am meisten Kontur besitzt die Moderne als Epochenbegriff der Geschichtswissenschaften, wobei auch dort zwischen ökonomischen, politischen und weiteren Modernen unterschieden wird. Geradezu inflationär ist die Verwendung in der Kunsthistoriografie: Über weite Strecken des 20. Jahrhunderts wurde die Moderne als hauptsächlich ästhetisches Phänomen verstanden und tradiert, bis zur Konstruktion des längst relativierten Mythos der Begründung der Moderne allein durch das Neue Bauen oder gar das Bauhaus.
Spätestens die Postmoderne hat den Begriff endgültig diversifiziert und dazu beigetragen, dass lange „als antimoderne Rückfälle" (G. Weckerlin) beschriebene Strömungen in einer erweiterten Sichtweise als Phänomene modernen Kunstschaffens wahrgenommen werden, wie etwa die Heimatschutzarchitektur oder die Monumentalbaukunst im Nationalsozialismus. Angesichts des entstandenen Spektrums ist heute von einem pluralistischen Begriff der Moderne auszugehen. Für die zweite Jahrhunderthälfte spricht man von Nachkriegsmoderne, Spätmoderne und Postmoderne. Stilistisch decken diese Varianten ein breites Feld ab – vom Funktionalismus über Strukturalismus, Brutalismus bis zum postmodernen „anything goes“. Dass diese Strömungen in ihrer Begriffsdefinition sowie in der Abgrenzung zueinander teils große Ungenauigkeiten aufweisen, verdeutlicht der Begriff der Nachkriegsmoderne, der sich auf das Ende des Zweiten Weltkrieges bezieht und dabei andere Konflikte außer Acht lässt. In manchen osteuropäischen Ländern spricht man daher eher von Ostmoderne oder Sozmoderne.
Unabhängig von der Wirkungsweise der Begriffe ragt die Moderne in verschiedensten Szenarien in unser alltägliches Leben hinein. Dieses Heft zeigt die Vielfalt solcher Situationen an verschiedenen Orten: bei der Betrachtung von Fassaden im Straßenraum, im Museum für Gegenwartskunst, an der Bushaltestelle oder beim Stadtlauf. Die Moderne ist so allgegenwärtig, dass ihre Werte, aber auch ihre Verletzlichkeit gerade deshalb oft nicht erkannt und erfasst werden. Mit dem Problem einer voreingenommenen Wahrnehmung und fehlenden Auseinandersetzung kämpfen zurzeit viele Denkmalämter und bürgerschaftliche Initiativen, die sich zunehmend mit den Baubeständen der Moderne beschäftigen. Das vorliegende Heft bildet eine Spurensuche nach verschiedenen Szenarien
der Moderne ab, die ganz bewusst abseits der breiten Pfade verläuft. Dabei versucht das Heft, die schillernden Facetten und die trotz allem große Bindekraft des Moderne-Begriffes aus verschiedenen Perspektiven zu beleuchten und zu ergründen.
Im Kontext
(2016)
Die etymologische Herkunft des Wortes Kontext findet sich im lateinischen Begriff contexere, bedeutet somit zusammenweben, zusammenflechten. Während die immanente Deutung, z.B. eines Bildes oder einer Architektur, auf formale oder symbolische Aspekte und deren Verbindung zueinander abzielt, wird bei einer kontextuellen Betrachtungsweise der Blick außerhalb des Werkrahmens gelenkt. Etwas im Kontext zu betrachten bestimmt das Verständnis von Äußerungen und Gegenständen, da Zusammenhänge und Beziehungen sichtbar gemacht und aktiv hergestellt werden. Ein umfassenderer Blick wird gewährleistet, der das Objekt vielleicht in einem neuen Licht erscheinen lässt, oder aber auch die dazugehörige Umgebung. Nicht nur der Standpunkt der Betrachtung, auch wie nah oder fern man dem Betrachtungsgegenstand kommt, welchen Ausschnitt man wählt, aus welchem Erfahrungshorizont man an ihn herantritt – all dies beeinflusst letztlich das Ergebnis, sei es einer Deutung oder einer neuen Architektur, eines neuen Stadtteils etc. Der Kontext ist somit kein abgeschlossenes Konstrukt.
„Im Kontext“ ist ein Begriff, der gerade in Architektur und Städtebau von zentraler Bedeutung ist, und vielleicht gerade deshalb gewisse Abnutzungserscheinungen zeigt. Die Frage, inwiefern sich Neubauten in den architektonischen, stadträumlichen oder auch naturräumlichen „Kontext“ fügen (sollten), ist ein immer wiederkehrendes Thema in Architektur und Städtebau, über das leidenschaftlich gestritten wird und wurde. Heutzutage, wo es kaum noch Freiflächen gibt, steht alles in irgendeinem Kontext oder soll zumindest in diesem betrachtet werden. Wird in einer (historischen) Stadt eine Lücke geschlossen, so muss sich das Implantat „in den Kontext“ fügen, sei es architektonisch, räumlich, inhaltlich, historisch, konstruktiv, emotional, theoretisch… Hier hat der Kontext sicherlich auch seine Grenzen. Die Suche nach dem genius loci, nach einer Eigenart des Ortes, nach Traditionen und Kontinuität wird an manchen Orten, die bereits, um die berühmte Metapher Freuds zu bemühen, als Palimpsest erscheinen, geradezu zu einem Manierismus. "Im Kontext" darf also durchaus kritisch hinterfragt werden. Doch können wir deshalb auf die Frage nach dem Kontext verzichten? Gerade, wenn in der Gegenwart die historischen Zusammenhänge verloren zu gehen scheinen, wenn Bedeutungen losgelöst werden von ihrem historischen Gewordensein, kann es wichtig sein, diese wieder zu verankern.
Alles Heritage?
(2016)
Die Erweiterung des Denkmalbegriffs hat zu einer Expansion des Erinnerns, Schützens, Bewahrens und Tradierens auf alle Bereiche des Lebens geführt. Heute werden nicht nur Scheunen, Tankstellen und Großwohnsiedlungen als Teil des historischen Erbes unter Denkmalschutz gestellt, sondern auch kulturelle Praktiken und Bräuche zum „immateriellen“ Weltkulturerbe erklärt. Die Folge dieser als „Denkmal-Inflation“ kritisierten Entwicklung ist eine verschärfte Konkurrenz um Aufmerksamkeit und finanzielle Zuwendungen. Letzteres spiegelt sich nicht zuletzt in einer zunehmenden, maßgeblich von der Tourismusindustrie geförderten publikumswirksamen Inszenierung des Erbes.
Im Zeitalter der „Heritage Industry“ (Robert Hewison, 1987) bilden Kulturgüter aber nicht nur einen wichtigen Standortfaktor, sondern wird das „Erbe“ selbst zunehmend mittels internationaler Charten, Deklarationen, Plaketten und Social Media-Kampagnen konstruiert. Dies geschieht vorwiegend innerhalb eines anglophonen Diskurses, der aber an die deutschsprachigen begriffs- und ideengeschichtlich geprägten Diskussionen strenggenommen nicht anschlussfähig ist. Dort lässt sich ein – in einem ähnlichen Sinne umfassend zu nennender – Erbe-Begriff zwar bereits für die Heimatschutzbewegung konstatieren, eine fachlich ausdifferenzierte Denkmalpflege, wie wir sie heute
kennen, tut sich jedoch schwer, ein solches universelles Konzept zu integrieren. Während die „Heritagisierung“ durch internationale Organisationen zu einer Verschiebung des Fokus von Baudenkmalen hin zur allgemeinen Bewahrung von Kulturerbe führt (das immaterielle eingeschlossen, siehe etwa die Burra Charter), bleibt der Denkmal- und Erbe-Diskurs in den deutschsprachigen Ländern bislang klar auf Baudenkmale und städtebauliche Ensembles konzentriert. Letzteres zeigt sich auch im Vorfeld des European Cultural Heritage Year 2018, das in Deutschland im Gegensatz zu anderen europäischen Ländern maßgeblich von Denkmalschutzorganisationen getragen wird.
Die Wende hin zum Heritage lässt sich gleichermaßen bei neuen Forschungsfeldern und Ausbildungswegen der Denkmalpflege beobachten. So werden heute „Heritage Tourism“ und „Dark Heritage“ als spezifische Formen der „Denkmalnutzung“ untersucht und bilden – in Ergänzung zu den klassischen Disziplinen Kunstgeschichte, Architektur und Planung – „Heritage Management“ und „Heritage Studies“ grundständige Studiengänge. Letzteres gilt inzwischen auch für die deutschsprachigen Länder. Der Weg führt damit weg von der spezialisierten Kennerschaft zum Allrounder mit neuen Schwerpunkten auf Marketing, Verwaltung und Vermittlung. Mit Blick auf sozio-kulturelle Entwicklungen erweist sich, dass der Heritage-Begriff vor allem im ökonomischen und politischen Diskurs weitgehend affirmativ gebraucht wird. Heritage geht demnach mit einem gewissen moralischen wie missionarischen Impetus einher, verbunden mit einer (Kultur-)Politik der „Identitätsstiftung“. In Zeiten, in denen „Identität“ wieder als politisches Schlagwort im gesellschaftlichen Diskurs fungiert, scheint es um so wichtiger, die wissenschaftliche Beschäftigung mit Heritage, die zugrunde liegenden begrifflichen Konzepte und präskriptiven Programme, kritisch zu reflektieren.
A parametric method for building design optimization based on Life Cycle Assessment - Appendix
(2016)
The building sector is responsible for a large share of human environmental impacts, over which architects and planners have a major influence. The main objective of this thesis is to develop a method for environmental building design optimization based on Life Cycle Assessment (LCA) that is applicable as part of the design process. The research approach includes a thorough analysis of LCA for buildings in relation to the architectural design stages and the establishment of a requirement catalogue. The key concept of the novel method called Parametric Life Cycle Assessment(PLCA) is to combine LCA with parametric design. The application of this method to three examples shows that building designs can be optimized time-efficiently and holistically from the beginning of the most influential early design stages, an achievement which has not been possible until now.
In this study, the behavior of a widely graded soil prone to suffusion and necessity of homogeneity quantifi cation for such a soil in internal stability considerations are discussed. With the help of suffusion tests, the dependency of the particle washout to homogeneity of sample is shown. The validity of the great infl uence of homogeneity on suffusion processes by the presentation of arguments and evidences are established. It is emphasized that the internal stability of a widely graded soil cannot be directly correlated to the common geotechnical parameters such as dry density or permeability. The initiation and propagation of the suffusion processes are clearly a particle scale phenomenon, so the homogeneity of particle assemblies (micro-scale) has a decisive effect on particle rearrangement and washout processes. It is addressed that the guidelines for assessing internal stability lack a fundamental, scientifi c basis for quantifi cation of homogeneity. The observation of the segregation processes within the sample in an ascending layered order (for downwards fl ow) inspired the author to propose a new packing model for granular materials which are prone to internally instability.
It is shown that the particle arrangement, especially the arrangement of soil skeleton particles or the so-called primary fabric has the main role in suffusiv processes. Therefore, an experimental approach for identifi cation of the skeleton in the soil matrix is proposed. 3D models of Sequential Fill Tests using Discrete Element Method (DEM) and 3D models of granular packings for relative, stochastically and ideal homogeneous particle assemblies were generated, and simulations have been carried out.
Based on the numerical investigations and in dependency on the soil skeleton behavior, an approach for measurement of relevant scale, the so-called Representative Elementary Volume (REV) for homogeneity investigation is proposed. The development of a new testing method for quantifi cation of homogeneity is introduced (in-situ). An approach for quantifi cation of homogeneity in numerically or experimentally generated packings (samples) based on image processing method of MATLAB has been introduced. A generalized experimental method for assessment of internal stability for widely graded soils with dominant coarse matrix is developed, and a new suffusion criterion based on ideal homogeneous internally stable granular packing is designed.
My research emphasizes that in a widely graded soils with dominant coarse matrix, the soil fractions with diameters bigger than D60 build essentially the soil skeleton. The mass and spatial distribution of these fractions governs the internal stability, and the mass and distribution of the fi ll fractions are a secondary matter. For such a soil, the homogeneity of the skeleton must be cautiously measured and verified.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema Stadthotels in Deutschland zwischen Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit - Studie auf Grundlagen der EnEV-Anforderungen. Die Arbeit setzt sich mit einer qualitativen und quantitativen Analyse über die Energieeffizienz auf Grundlagen der EnEV-Anforderungen und deren Wirtschaftlichkeit bei Stadthotels in Deutschland auseinander. Die Analyse wurde anhand von verschiedenen Untersuchungen bei Hotels aufgebaut. Diese umfassen empirische, energetische und wirtschaftliche Untersuchungen. Die durchgeführten Untersuchungen kommen schließlich zu eindeutigen Ergebnissen auf verschiedenen Ebenen. Im Ergebnis wird deutlich, dass die Optimierung der Gebäudetechnik sowie auch die Verbesserung der energetischen Qualität der Gebäudehülle der Hotels bedeutende Einflussfaktoren zur Steigerung der Energieeffizienz darstellen. Dabei ist jedoch festzuhalten, dass sich die Optimierung der Gebäudetechnik der Hotels insbesondere im Bereich der Lüftungs- und Klimatechnik als besonders wirksam erwiesen hat. Die Effektivität dieser Maßnahmen konnte sowohl in Hinsicht auf die Steigerung der Energieeffizienz als auch in Bezug auf die Wirtschaftlichkeit bewiesen werden.
Die thermodynamischen Grundlagen der Hydratation von Hüttensand als Hauptbestandteil von Zementen werden erforscht. Hierbei werden thermodynamische Bildungs- und Reaktionsdaten experimentell bestimmt und berechnet. Darüber hinaus wird der Prozess der Feststoffauflösung von Hüttensand in wässrigen Lösungen untersucht. Lösungs- und Fällungsprozesse werden unter verschiedenen Konditionen gemessen, ausgewertet und diskutiert. Die Ergebnisse werden im weiteren Verlauf zur Bestimmung der Hydratationsgrades in Pasten sowie zum besseren Verständnis in der Wechselwirkung zwischen Hüttensanden und Mahlhilfsstoffen genutzt und angewandt.
Die Dissertation über „Ambiguität im zeitgenössischen Film – Flugversuche“ folgt der Spur einer populären narrativen Tendenz im Kino – nämlich der Mehrdeutigkeit – und zeichnet ihr dramaturgisches Potential, wie ihre ethischen (bzw. mikropolitischen) Implikationen nach. Um typische Muster in der Wahrnehmung mehrdeutiger Filmerzählungen zu beschreiben, die bereits auf der vorbewussten Ebene der Affekte wirksam sind, greife ich auf Begriffe der Prozessphilosophie Alfred North Whitehead’s zurück und auf ihre neueren Reformulierungen bei Gilles Deleuze und Brian Massumi. Ausgehend von Alejandro González Iñárritu’s "Babel" (2006) begibt sich der Leser im ersten Teil auf einen virtuellen Rundflug durch ausgewählte Filmbeispiele mit einem kulturellen Ankerpunkt im heutigen Japan. Im zweiten Teil beschreibe und reflektiere ich mein methodisches Vorgehen in den ersten Phasen der Stoffentwicklung zu einem suggestiven Spielfilmprojekt, und kontextualisiere es mit Interviews zeitgenössischer Autorenfilmer, die ähnliche Erzählweisen entwickeln.
The key objective of this research is to study fracture with a meshfree method, local maximum entropy approximations, and model fracture in thin shell structures with complex geometry and topology. This topic is of high relevance for real-world applications, for example in the automotive industry and in aerospace engineering. The shell structure can be described efficiently by meshless methods which are capable of describing complex shapes as a collection of points instead of a structured mesh. In order to find the appropriate numerical method to achieve this goal, the first part of the work was development of a method based on local maximum entropy (LME)
shape functions together with enrichment functions used in partition of unity methods to discretize problems in linear elastic fracture mechanics. We obtain improved accuracy relative to the standard extended finite element method (XFEM) at a comparable computational cost. In addition, we keep the advantages of the LME shape functions,such as smoothness and non-negativity. We show numerically that optimal convergence (same as in FEM) for energy norm and stress intensity factors can be obtained through the use of geometric (fixed area) enrichment with no special treatment of the nodes
near the crack such as blending or shifting.
As extension of this method to three dimensional problems and complex thin shell structures with arbitrary crack growth is cumbersome, we developed a phase field model for fracture using LME. Phase field models provide a powerful tool to tackle moving interface problems, and have been extensively used in physics and materials science. Phase methods are gaining popularity in a wide set of applications in applied science and engineering, recently a second order phase field approximation for brittle fracture has gathered significant interest in computational fracture such that sharp cracks discontinuities are modeled by a diffusive crack. By minimizing the system energy with respect to the mechanical displacements and the phase-field, subject to an irreversibility condition to avoid crack healing, this model can describe crack nucleation, propagation, branching and merging. One of the main advantages of the phase field modeling of fractures is the unified treatment of the interfacial tracking and mechanics, which potentially leads to simple, robust, scalable computer codes applicable to complex systems. In other words, this approximation reduces considerably the implementation complexity because the numerical tracking of the fracture is not needed, at the expense of a high computational cost. We present a fourth-order phase field model for fracture based on local maximum entropy (LME) approximations. The higher order continuity of the meshfree LME approximation allows to directly solve the fourth-order phase field equations without splitting the fourth-order differential equation into two second order differential equations. Notably, in contrast to previous discretizations that use at least a quadratic basis, only linear completeness is needed in the LME approximation. We show that the crack surface can be captured more accurately in the fourth-order model than the second-order model. Furthermore, less nodes are needed for the fourth-order model to resolve the crack path. Finally, we demonstrate the performance of the proposed meshfree fourth order phase-field formulation for 5 representative numerical examples. Computational results will be compared to analytical solutions within linear elastic fracture mechanics and experimental data for three-dimensional crack propagation.
In the last part of this research, we present a phase-field model for fracture in Kirchoff-Love thin shells using the local maximum-entropy (LME) meshfree method. Since the crack is a natural outcome of the analysis it does not require an explicit representation and tracking, which is advantageous over techniques as the extended finite element method that requires tracking of the crack paths. The geometric description of the shell is based on statistical learning techniques that allow dealing with general point set surfaces avoiding a global parametrization, which can be applied to tackle surfaces of complex geometry and topology. We show the flexibility and robustness of the present methodology for two examples: plate in tension and a set of open connected
pipes.
Problem definition and research objectives
1. The production of Portland cement clinker causes approx. 5% to 8% of the annual man-made CO2 emissions. This is due to the usage of mainly fossil fuel (approx. 40 % of the total CO2) and because of the decarbonation of limestone as a main component of the raw meal (approx. 60 % of the total CO2).
2. Various strategies are applied in order to reduce the green-house gas-emissions, such as optimizing the process of clinker production, the use of alternative fuel and the partial substitution of the clinker in blended cement by so-called SCM (supplementary cementitious materials). Hereby blast-furnace slag, fly ash and limestone are the most used materials.
3. Quaternary systems containing three SCM simultaneously besides Portland cement contribute to the reduction of CO2 emissions due to the decrease of the clinker content. In addition, such systems allow to use blast-furnace slag and fly ash in the most economical way and provide the possibility to account for shortages of SCM on the market.
4. Blast-furnace slag and fly ash show similarities in their principal chemical compositions such that similar hydrates are formed during their reaction in presence of Portland cement. Compared to ternary systems based on blast-furnace slag or fly ash besides limestone, quaternary systems that contain both, blast-furnace slag and fly ash, simultaneously besides limestone, are expected to perform similar in terms of phase assemblage and strength development.
5. The use of SCM as cement replacing materials is limited due to their generally slower reaction compared to neat cement which also leads to lower strength development, especially in the early stage of the hydration up to 28 d. To account for this it is necessary to study the reactivity of SCM such as blast-furnace slag and fly ash in detail in order to develop strategies to enhance the reactivity and thereby the strength development of SCM-containing systems.
6. The early hydration of clinker phases is studied in detail, mainly in diluted systems. It is unclear if processes that were found to control the reaction of such model systems are also prevailing in concentrated cement pastes under realistic water-to-solid ratios. Deeper insight to this aspect is needed to better understand interactions of neat Portland cement and SCM in the first hours of hydration.
State-of-the-art
7. Increasing Ca-concentrations lead to decreasing dissolution rates of C3S and C2S in diluted systems.
8. The hydration kinetics of C3S is controlled by the interplay of undersaturation with respect to C3S and oversaturation with respect to C-S-H.
9. Increasing Al-concentrations lead to a retardation of the hydration of C3S. It is unclear if the uptake of aluminum in C-S-H to form C-(A)-S-H which has a significantly lower growth rate than pure C-S-H or a retarding effect of Al on the dissolution of C3S causes this phenomenon.
10. The surface of limestone provides excellent conditions for the nucleation and growth of C-S-H such that significantly more C-S-H nuclei are formed in presence of limestone compared to other SCM.
11. The reactivity of blast-furnace slag and fly ash depends on the particle size as well as on the intrinsic reactivity of especially the amorphous phases.
12. An increase in network modifying oxides (e.g. CaO) in the chemical composition of amorphous (calcium)aluminosilicates leads to an increasingly depolymerized network which in turn causes increasing reactivity. The role of amphoteric oxides (Al2O3, Fe2O3) that can be present as network modifying oxides as well as network forming oxides is not completely solved.
13. CO2-containing AFm-phases are thermodynamically more stable than monosulfoaluminate. This indirectly stabilizes the voluminous ettringite which causes a higher total volume of hydrates and lower porosity whereby higher compressive strength is reached.
14. Only a few percent of limestone in blended cement reacts chemically dependent on the Al2O3 available for reaction. Al2O3 that is provided by the reaction of Portland cement but also by the dissolution of SCM, especially by fly ash, reacts to form hemicarboaluminate which is transformed to monocarboaluminate as the hydration proceeds.
Methodology
15. The influence of SCM on the early hydration of Portland cement in binary (including blast-furnace slag or fly ash or limestone or quartz) and ternary (including fly ash and limestone) systems was investigated applying isothermal calorimetry and analysis of the pore solution chemistry. Calculated saturation indices and solubility products of relevant phases were correlated with heat development. Based on the gained data it was reviewed if mechanisms that control the hydration of pure phases in diluted systems are also prevailing in cement pastes under realistic conditions.
16. The influence of the chemical composition of synthetic glasses on their dissolution at high pH was investigated in highly diluted systems using ion chromatography. Pozzolanity tests were conducted on pastes using simplified model systems and glass-blended Portland cements. The process of the glass dissolution was investigated by isothermal calorimetry and by thermogravimetry. Correlation of experimentally determined total bound water with bound water determined by mass balance calculations as a function of amount of glass reacted allowed to estimate the degree of glass reaction in the pastes. Further on selective dissolution experiments were carried out to crosscheck the results of the bound water/mass balance approach.
17. The reaction kinetics of quaternary pastes containing blast-furnace slag and fly ash simultaneously in the presence of limestone were investigated up to 28 d using isothermal calorimetry and chemical shrinkage measurements. In addition strength tests on mortar bars were carried out.
18. Pastes of quaternary blends were also investigated in terms of hydrate assemblage at ages of up to 182 d. Thermodynamic calculations regarding total volume of hydrates as a function of limestone and fly ash/blast-furnace slag content were conducted. The calculations were supported by thermogravimetric determination of bound water and portlandite content as well as qualitative X-ray diffraction. The results were correlated with strength tests on mortar bars.
19. The pore solutions of hydrated quaternary blends were extracted and investigated by means of ion chromatography at ages of up to 728 d. Based on the ion concentrations in the solutions saturation indices were calculated for relevant phases. In order to gain better insight to the blast-furnace slag reaction sulphate speciation was carried out at two blast furnace slag levels (20 and 30 wt.%) for selected samples up to 91 d of hydration and at 91 d for the whole matrix under investigation.
Main results
20. Investigations on the early hydration kinetics of binary systems showed a higher heat flow in presence of SCM compared to neat Portland cement. This is caused by the higher surface area that is available for the nucleation of hydrates and by the lower (over)saturation with respect to C-S-H. An increase in the Ca-concentration in the pore solution did not cause lower dissolution rates of C3S as was reported for pure phases in diluted systems. The highest dissolution was observed in the presence of limestone, i.e. at the highest Ca-concentration. The general trend of the reaction rate is inversely related to the degree of undersaturation with respect to C3S. The more undersaturated the faster the observed reaction. The presence of increasing Al-concentrations caused a retardation of the reaction which is in line with investigations on pure phases in diluted systems. Higher sulphate concentrations could be detected for the fly ash containing blend which possibly hindered ettringite precipitation and results in higher Al-concentrations. Correspondingly the low sulphate concentrations lead to lower Al-concentrations in the presence of quartz, blast-furnace slag and limestone compared to fly ash.
21. The early hydration kinetics of quaternary systems is significantly accelerated in the presence of limestone while fly ash leads to retardation. Compared to reference systems containing inert quartz, investigations by means of isothermal calorimetry and chemical shrinkage revealed an acceleration caused by blast-furnace slag. Additions of fly ash, limestone or mixtures thereof introduced another acceleration but differences are too small to be significant and clear distinguishing between the various SCM is not possible.
22. Investigations on the reactivity of synthetic glasses showed that increasing amounts of network modifying oxides caused an increase in reactivity and dissolution rates. The results reveal that Al2O3 acts mainly as network modifying oxide in all investigated glasses. Experimentally determined bound water (thermogravimetric experiments) in model systems and blended cements can be compared with bound water determined by mass balance calculations carried out as a function of the amount of glass reacted. This enables to estimate the degree of glass reaction.
23. The actual content of blast-furnace slag, fly ash or limestone does not exert significant influence on the development of compressive strength up to 7 d. At later ages thermodynamic calculations predict a degree of CaCO3 reaction of 2 to 5 wt.%. This leads to the formation of hemicarbonate and monocarbonate whereby ettringite is indirectly stabilized. As a result the total amount of solids is increased and compressive strength shows a slight maximum. Hereby the degree of CaCO3 reaction depends on the Al2O3 available for reaction which is not only provided by the dissolution of Portland cement but especially by the dissolution of the fly ash.
24. In general the presence of blast-furnace slag and fly ash in the presence of limestone exerts little influence on the hydrate assemblage. The substitution of some of the blast-furnace slag by fly ash leads to a slight decrease of portlandite and C-S-H and gives rise to the formation of more monocarbonate and hemicarbonate. Portlandite is consumed in a pozzolanic reaction with the fly ash whereby C-S-H is formed. However, the low reactivity of the fly ash causes a decrease in the amount of C-S-H formed. Thereby a lower total volume of hydrates is generated which is in line with slightly lower compressive strength in case of increasing fly ash content. The overall influence is small and all systems investigated reach strength class 42.5 N according to EN 196-1.
25. Corresponding to the investigations of the hydrate assemblage the pore solution chemistry of quaternary systems showed only small variations. Depending on the fly ash content the highest variations are observed for aluminium, i.e. increasing fly ash content leads to higher Al-concentrations. Another effect of increasing fly ash contents is an increasing undersaturation with respect to portlandite and a decreasing undersaturation with respect to strätlingite indicating the dissolution of portlandite.
26. The total concentration of sulfur in the pore solution is controlled by sulphate (SO42–) while the concentrations of sulphite (SO32–) and thiosulphate (S2O32–) were very low. Up to 2 d of hydration about 90 % of the total sulphur is present as SO42–. After 91 d this value is reduced to about 36 % while about 28 % are present as S2O32–. In general higher blast-furnace slag content leads to higher concentrations of sulphite and thiosulphate after 7 d.