56.45 Baustoffkunde
Refine
Document Type
- Doctoral Thesis (20)
- Article (6)
- Conference Proceeding (2)
- Preprint (1)
Institute
- F. A. Finger-Institut für Baustoffkunde (FIB) (8)
- Professur Allgemeine Baustoffkunde (7)
- Professur Bauchemie und Polymere Werkstoffe (5)
- Professur Werkstoffe des Bauens (5)
- bauhaus.institut für experimentelle Architektur (2)
- Graduiertenkolleg 1462 (1)
- Institut für Strukturmechanik (ISM) (1)
- Professur Bauklimatik (1)
- Professur Bauphysik (1)
Keywords
- Beton (6)
- Mikrostruktur (6)
- Gips (5)
- Hydratation (5)
- Zement (4)
- Alkali-Kieselsäure-Reaktion (3)
- Mikroskopie (3)
- microstructure (3)
- Alkalisulfate (2)
- Betonzusatzmittel (2)
- Bildanalyse (2)
- Calciumsulfat (2)
- Dauerhaftigkeit (2)
- Fließmittel (2)
- Kunststoffadditiv (2)
- Kunststoffmörtel (2)
- Mauerwerk (2)
- Mehrphasensystem (2)
- Papierware (2)
- Platte (2)
- Sandwichbauteil (2)
- Tomographie (2)
- Tragendes Teil (2)
- Ultraschall (2)
- Verflüssigung (2)
- Wellpappe (2)
- cement (2)
- Abbinderegler (1)
- Adaptable design (1)
- Alkali-Carbonat-Reaktion (1)
- Alkali-Kieselsäure-Gel (1)
- Alkali-Kieselsäure-Reaktion; Fahrbahndecken; Flugbetriebsflächen; äußere Alkalizufuhr; Enteisungsmittel; Natriumchlorid; Alkaliacetate; Alkaliformiate; AKR-Performance-Prüfung; FIB-Klimawechsellagerung (1)
- Alkalilösliche Kieselsäure (1)
- Alkalisulfat (1)
- Alterung (1)
- Alterungsbeständigkeit (1)
- Alterungsdihydrat (1)
- Anhydrit III (1)
- Architecture (1)
- Architektur (1)
- Aridisierung (1)
- Bauchemie (1)
- Baudenkmal (1)
- Baustein (1)
- Bauteil (1)
- Beschleuniger (1)
- Betonverflüssiger (1)
- Betonzuschlag (1)
- C-S-H Phasen (1)
- C-S-H phases (1)
- Calciumsulfat-Halbhydrat (1)
- Calciumsulfatbindemittel (1)
- Corrugated cardboard sandwich (1)
- Creep (1)
- Denkmalpflege (1)
- Dissipation (1)
- Druckfestigkeit (1)
- Elastizitätsmodul (1)
- Enteisungsanlage (1)
- Epoxide (1)
- Epoxidharz (1)
- Erhärtungsprüfung (1)
- Ermüdung (1)
- Faltung (1)
- Festigkeit (1)
- Festmörtel (1)
- Fließverhalten (1)
- Folded components (1)
- Frischmörtel (1)
- Frost-Tau-Widerstand (1)
- Frostbeständigkeit (1)
- Gefüge <Werkstoffkunde> (1)
- Gesteinskörnungen (1)
- Gips-Zement-Puzzolan-Bindemittel (1)
- Heilungseffekt (1)
- Hochfester Beton (1)
- Injektion (1)
- Instandsetzung (1)
- Interkristalline Korrosion (1)
- Interpartikuläre Wechselwirkungen (1)
- Inverse Gaschromatographie (1)
- Klimawechsellagerung (1)
- Klinker (1)
- Konservierung (1)
- Konstruktion (1)
- Kornzerfall (1)
- Kriechen (1)
- Kristallitgröße (1)
- Kunstharzmodifizierter Zementbeton (1)
- Langzeitverhalten (1)
- Langzeitverzögerer (1)
- Laser-Ultraschall (1)
- Lasertechnologie (1)
- Laufzeit (1)
- Leichtbau (1)
- Lettenkeupersandstein (1)
- Lower Keuper Sandstone (1)
- Lösungsanalytik (1)
- Mahlaggregat (1)
- Mahlung (1)
- Maschinelles Lernen (1)
- Materialverhalten (1)
- Mauermörtel (1)
- Microstructure (1)
- Middle Keuper Sandstone (1)
- Modellierung (1)
- Multiscale modeling (1)
- Multiskalenmodellierung (1)
- Mörtel (1)
- Naturstein (1)
- OA-Publikationsfonds2021 (1)
- OA-Publikationsfonds2023 (1)
- Oberflächenanalyse (1)
- Oberflächenporosität (1)
- Phosphonocarbonsäure (PBTC) (1)
- Polymer modification (1)
- Polymeradsorption (1)
- Polymere (1)
- Polymermodifizierung (1)
- Polymorphie (1)
- Porenlösung (1)
- Prüftechnik (1)
- Qualitätskontrolle (1)
- Quarz (1)
- Quelldruck (1)
- Quellen (1)
- Radar (1)
- Radar <Druckschrift> (1)
- Recycling (1)
- Restaurierung (1)
- Rietveld-Methode (1)
- Rissbildung (1)
- Schaum (1)
- Schilfsandstein (1)
- Schwinden (1)
- Schwindisotherme (1)
- Schwindmechanismus (1)
- Schwindreduktion (1)
- Sichtbeton (1)
- Sorptionsisotherme (1)
- Steinfestigung (1)
- Steinkonservierung (1)
- Stochastik (1)
- Stoffeigenschaft (1)
- Strukturbildung (1)
- Stuckgips (1)
- Suspensionsanalytik (1)
- Sustainable construction technology (1)
- Verarbeitungseigenschaft (1)
- Vertical roller mill (1)
- Wasserbeständigkeit (1)
- Wirkungsmechanismen (1)
- Young's modulus (1)
- Zementhydratation (1)
- Zementmahlung (1)
- Zementstein (1)
- Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung (1)
- Zweischaliges Mauerwerk (1)
- aged hemihydrate plasters (1)
- aggregate (1)
- alkali silicate gels (1)
- alkali silicate reaction (1)
- alkali-carbonate reaction (1)
- alkali-silica reaction; pavements; external alkalis; deicer; sodium chloride; alkali acetates; alkali formates; ASR performance test; cyclic climate storage (1)
- alkali-silica-reaktion (1)
- amine hardener (1)
- bio-based (1)
- calcium sulfate hemihydrate (1)
- carboxymethylcellulose (1)
- climate storage (1)
- concrete (1)
- concrete admixture (1)
- construction chemicals (1)
- crack (1)
- crack mitigation (1)
- curing agent (1)
- cyclic load (1)
- degradation (1)
- durability (1)
- elastische Parameter (1)
- epoxy (1)
- fatigue (1)
- fluidity (1)
- freeze-thaw resistance (1)
- fresh mortar (1)
- gypsum (1)
- gypsum, metallurgical dust, multi-walled carbon nanotubes, water resistance, calcium hydrosilicates, X-ray analyze, microstructure. (1)
- gypsumcristalline (1)
- hardened mortar (1)
- high performance fine-grained concrete, rice husk ash, workability, compressive strength, splitting tensile strength, chloride penetration resistance (1)
- hybride Werkstoffe (1)
- hydration (1)
- hygro-mechanical stability (1)
- hygro-mechanische Instabilität (1)
- long-term retarder (1)
- microscopy (1)
- mortar (1)
- natural building stone (1)
- non-destructive (1)
- operative mechanisms (1)
- phosphonocarbon acid (PBTC) (1)
- polymorphe Unschärfemodellierung (1)
- pore solution (1)
- schwindreduzierendes Zusatzmittel (1)
- set regulator (1)
- shrinkage (1)
- shrinkage reducing admixtures (1)
- shrinkage reducing agents (1)
- shrinkage reduction (1)
- slow-late-aggregate (1)
- stone consolidation (1)
- stone decay (1)
- strain (1)
- strength (1)
- stress (1)
- superplasticizer (1)
- superplasticizers (1)
- swelling (1)
- transmitted light microscopy (1)
- vanillin (1)
- zerstörungsfrei (1)
- zyklische Beanspruchung (1)
- überstöchiometrisches Wasser (1)
Die Einflüsse polymerer Zusätze auf die Ausbildung der Mikrostruktur im frühen Stadium der Erhärtung und auf die Eigenschaften, insbesondere die Dauerhaftigkeit der modifizierten Mörtel wurden erforscht. Es sollte die Frage beantwortet werden, ob durch die Modifizierung die Dauerhaftigkeit von Mörteln mehr verbessert werden kann, als dies durch übliche betontechnologische Maßnahmen möglich ist. Die Ausbildung der Mikrostruktur in den ersten 24 Stunden der Erhärtung wurde mit verschiedenen Methoden, u.a. mittels ESEM, untersucht. Es wurden Modellvorstellungen zur Ausbildung der organischen Matrix und der anorganischen Matrix entwickelt: Interaktionen sind Adsorptionsreaktionen, Agglomerationen und Behinderung der Hydratation. Es wurden Frisch- und Festmörteluntersuchungen beschrieben und interpretiert. Unterschiedliche Dauerhaftigkeitsuntersuchungen wurden durchgeführt und bewertet. Die Mikrostruktur der Festmörtel wurde hinsichtlich ihres Einflusses auf die Dauerhaftigkeit betrachtet.
Bei der direkten thermische Umwandlung von Gips in Stuckgips entstehen texturierte Halbhydratkristallite von geringer Beständigkeit gegen hygro-mechnische Beanspruchung. Überlässt man diese texturierten Kristallite einer natürlichen Alterung, werden \"Heilungseffekte\" beobachtet, die durch lokale Umkristallisierungsreaktion an Oberflächendefekten erklärt werden können. Die gealterten Stuckgipse sind stabiler gegen hygro-mechanische Beanspruchungen. Durch Besprühung von Gips mit verdünnten wässrigen Salzlösungen vor der Calcivierung entsteht aridisierter Stuck geringer texturiert und damit stabiler gegen hygro-mechanische Beanspruchungen.
Die Untersuchungen zu Frost-Tau-Widerstand und Alkali-Zuschlag-Reaktionen an Gesteinen, Gesteinskörnungen sowie daraus hergestelltem Beton erfolgen jeweils mit und ohne Taumitteleinfluss. Neben Untersuchungen nach in Deutschland gebräuchlichen Normen und Richtlinien werden auch Prüfverfahren nach US-Standards und -Richtlinien einbezogen und kritisch analysiert, Modifikationsvorschläge unterbreitet sowie Klimawechsellagerungen und Auslagerungsversuche durchgeführt. Ziel war u.a. festzustellen, ob anhand von Prüfergebnissen an Gesteinskörnungen tatsächlich auf deren Dauerhaftigkeitsverhalten im Beton zu schließen ist. Im Ergebnis erwies sich der Washington Hydraulic Fracture Test als optimales Frostprüfverfahren. Eine Alkali-Carbontat-Reaktion kann theoretisch und praktisch ablaufen, war aber in Mörtel und Beton nicht nachweisbar. Mittels Klimawechsellagerung konnte die Prüfzeit für AKR-gefährdete Gesteine in Beton drastisch verkürzt werden. Zudem fördern alkalihaltige Taumittel eine AKR.
Zwischen den Jahren 1920 und 1930 kam es an der kalifornischen Küste zu Bauschäden an Brücken und Fahrbahnen, die sich vor allem in einer deutlichen Rissbildung äußerten. Seither werden immer wieder Bauschäden beschrieben, deren Ursache in der Reaktion von Zuschlägen, die „reaktive“ Kieselsäure enthalten, mit der Porenlösung des Betons zu sehen ist. Diese Reaktion wird als Alkali-Kieselsäure Reaktion (AKR) bezeichnet. Seit der ersten Veröffentlichung von Stanton über die „alkali-aggregate reaction“ an opalhaltigen Zuschlägen sind hunderte von Forschungsarbeiten zu diesem Thema durchgeführt und deren Ergebnisse veröffentlicht worden. Trotz eingehender Forschung seit mehr als 8o Jahren ist weder der Mechanismus der AKR vollständig geklärt noch eine eindeutige Voraussage über die Gefährdung von Bauwerken oder Bauteilen mit potentiell AKR-empfindlichen Zuschlägen möglich. Das liegt vor allen Dingen daran, das es sich bei der AKR um eine Reaktion handelt, die aus einer komplexen Abfolge chemischer und physikalischer Prozesse besteht, die in ihrer Gesamtheit zu einer Schädigung von Beton bzw. Betonbauteilen und Bauwerken führen können. Eine geschlossene Beschreibung und Behandlung dieser Reaktion ist nicht möglich, solange keine befriedigende Kenntnis über den Ablauf der einzelnen Schritte vorliegt. Dazu bedarf es grundsätzlicher Untersuchungen der einzelnen chemischen und physikalischen Reaktionsschritte sowie einer möglichst quantitativen Bewertung der verschiedenen Einflussfaktoren. Grundsätzlich gibt es weltweit eine ganze Reihe von Richtlinien und Normen , die dazu verhelfen sollen, Schädigungen an Bauwerken durch AKR zu verhindern. In Deutschland ist das momentan gültige Regelwerk die sogenannte Alkali-Richtlinie des deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb). Sie dient zur Beurteilung von Zuschlag nach DIN 4226 [6, 7, 8] mit alkaliempfindlichen Bestandteilen. Dabei bezieht sich der Teil 2 der Richtlinie auf Zuschläge mit Opalsandstein, Kieselkreide und Flint aus bestimmten Gewinnungsgebieten. Hier wird eine reine Zuschlagprüfung gefordert. Teil 3 der Richtlinie bezieht sich auf präkambrische Grauwacken und andere alkaliempfindliche Gesteine. Gefordert werden hier Prüfungen der Zuschläge selbst sowie Prüfung an Betonbalken und 30er Würfeln in der Nebelkammer. Für die meisten in der Richtlinie genannten Zuschläge bilden die Prüfungen und Vorschriften eine ausreichende Sicherheit, um eine AKR zu vermeiden. Dennoch treten immer wieder Schäden mit Zuschlägen auf, die nach der Alkali-Richtlinie als unempfindlich eingestuft werden müssten. Dabei handelt es sich in der Regel um Schadensfälle, die erst nach mehreren Jahren mit spät reagierenden AKR-empfindlichen Zuschlägen auftreten. Zu diesen Zuschlägen, die gegebenenfalls speziell im Nebelkammertest innerhalb von neun Monaten keine signifikante Dehnung (<0,6mm/m) aufweisen, gehören Stressquarze, Kieselkalk, Granit, Porphyr, Kieselschiefer und Grauwacke. Die vorliegende Arbeit dient speziell der Beurteilung und Einordnung von unterschiedlichen kristallinen Quarzmodifikationen sowie der Ermittlung geeigneter Untersuchungsmethoden für die Beurteilung der AKR-Empfindlichkeit von Quarz.
Neben dem Schwerpunkt der Verflüssigung werden auch Zusatzmittel benötigt, die extrem lange Verarbeitbarkeitszeiten des Betons ermöglichen. Eine neue Wirkungsgruppe, durch die Verarbeitbarkeitszeiten von über 90 Stunden er-reicht werden können, sind Langzeitverzögerer (LVZ) auf der Basis von Phosphonsäure. In systematischen Versuchen wurden grundlegende Erkenntnisse über die Wirkungsmechanismen von LVZ auf die Hydratation gewonnen. Es hat sich gezeigt, dass die verzögernde Wirkung von LVZ auf die Bildung von schwer löslichem Calciumphosphonat zurückzuführen ist, welches die Partikeloberflächen žabdichtetœ. Vom Angebot an gelöstem Calcium hängt es ab, ob sich das žabdichtendeœ Calciumphosphonat direkt bildet oder ob durch den Calciumanspruch des LVZ eine kurzzeitig verstärkte Hydratation reaktiver Klin-kerphasen hervorgerufen wird. Sulfatoptimierte Zemente wiesen aufgrund der Anteile an Sulfatträger genüge! nd Calcium-Ionen für eine sofortige Bildung von Calciumphosphonat auf. In Verbindung mit der Bildung von primärem Ettringit bildet die Sulfatträgeroptimierung die Grundlage für die erwünschte Wirkungsweise des Zusatzmittels.
Eine zielführende Anwendung von Zusatzmitteln bei der Ausführung anspruchsvoller Betonbauten setzt einen hohen Kenntnisstand bezüglich der Wirkungsmechanismen und Interaktionen der einzelnen Betonkomponenten voraus. In der vorliegenden Arbeit wurden einige Aspekte der Zementhydratation in Abhängigkeit von der Fließmittelzugabe diskutiert. Im Ergebnis liefern die Teile eins und zwei der vorliegenden Arbeit einen Beitrag dazu, Veränderungen der Fließfähigkeit von Zementleim in Abhängigkeit der Zementhydratation und Fließmittelzugabe besser zu verstehen. Es konnte so z.B. gezeigt werden, dass Bildung langprismatischer Kristalle (z.B. Syngenit, Gips) die Fließfähigkeit von Zementleim und Beton vermindert. Infolge anhaltender Scherung von Zementleimen / Betonen mit langprismatischen Kristallen wird ein Zuwachs an Fließfähigkeit erzielt. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigen, dass dies darauf zurückzuführen ist, dass die Kristalle in eine Vorzugsorientierung relativ zur Scherbewegung rotieren. Weiterhin wurde der Mechanismus einer so genannten Zement-Fließmittel-Inkompatibilität aufgezeigt. Durch diese Erweiterung des Kenntnisstandes zum Einfluss von Fließmitteln auf die Zementhydratation ist es möglich der Zement-Fließmittel-Inkompatibilität durch gezielte Auswahl des Zementes vorzubeugen. Dabei ist besonders darauf zu achten, dass der Zement ein ausgewogenes Verhältnis an zur Reaktion zur Verfügung stehendem C3A und Menge / Löslichkeit des Abbindereglers besitzt. Fließmittel verändern nicht nur die Verarbeitungseigenschaften sondern auch die Festigkeit und Dauerhaftigkeit von Zementstein und Beton. Im dritten Teil der vorliegenden Arbeit wird daher der Einfluss der Fließmittel und deren verflüssigender Wirkung auf die Festigkeitsentwicklung von Zementstein und C3S untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass durch die dispergierende Wirkung der Fließmittel auch ohne Verminderung des Wasserzementwertes, eine Verdichtung des Zementsteingefüges erzielt werden kann. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass durch die Erhöhung der Partikelpackungsdichte am Anfang der Hydratation die Ausbildung der festigkeitsgebenden C-S-H Phasen verändert wird. Ein dichteres Verwachsen dieser nanostrukturierten C-S-H Phasen ermöglicht einen zusätzlichen Festigkeitszuwachs.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden über verschiedene Herstellungsverfahren 48 Gelproben erzeugt und auf ihr Quellverhalten untersucht. Dabei wurde eine Wiederholbarkeit der Messungen mit anderen Bearbeitern überprüft und nachgewiesen. Es zeigt sich in den Quellversuchen, dass hohe Alkaligehalte in den Gelproben bei einer niedrigen Löslichkeit (durch geringe Mengen Calcium in der Probe hervorgerufen) hohe Quelldrücke erzeugen. Ein Einfluss des Natrium-Kalium-Verhältnisses (Alkaliverhältnis) auf das Quellverhalten der Gelproben ist nicht zu erkennen. Der Einfluss des Calciums im Gel zeichnet sich deutlich ab, ohne Calcium bauen die Proben keine Quelldrücke auf, bei zu hohen Calciumgehalten entstehen nicht quellfähige Alkali-Calcium-Silikat-Hydrate. Ein quellfähiger Bereich kann von ca. 5 % bis zu ca. 30 % Calciumanteil im Gel angegeben werden. Neben dem Einfluss des Calciumgehaltes auf das Quellverhalten der Gele ist auch ein Einfluss des Alkali-Silika-Verhältnisses in den Proben nachweisbar. Wird dieses Verhältnis in den Proben stark Richtung Kieselsäure verschoben, d. h. niedrige Alkalianteile im Gel, kommt es zu keinen Quellerscheinungen. Somit kann die Wirkung von AKR-vermeidenden Zusätzen (FA, Silika usw.) mit diesen Messungen bestätigt werden. Es kann gezeigt werden, dass die ermittelten Quelldrücke eines Alkalikiesel-Gels ein Gesteinskorn oder/und die umgebende Matrix zerstören können. Aus diesen oben genannten Erkenntnissen wird ein Bereich einer quellfähigen Zusammensetzung eines Gels in einem Dreistoffdiagramm angegeben und es können folgende Schlussfolgerungen gezogen werden: •Ein Quelldruck kann in einem AK-Gel nur bei einer bestimmten Menge an eingebautem Calcium aufgebaut werden. •Diese Quelldrücke können deutlich Werte über 10 N/mm² erreichen. •Die im Beton verwendeten Gesteinskörnungen und auch die sie umschließende Mörtelmatrix können mit Quelldrücken in den hier bestimmten Größenordnungen zerstört werden. •Die bekannten Modelle zur Alkali-Kieselsäure-Reaktion müssen um den Einbau des Calciums in ein entstandenes AK-Gel erweitert werden.
Lettenkeuper- und Schilfsandsteine sind in Thüringen weit verbreitet und wurden häufig als Werk- und Bildhauersandsteine verwendet. Die überwiegend tonig-ferritisch gebundenen Steine sind stark witterungsanfällig. Inzwischen droht ein unwiederbringlicher Substanzverlust an vielen denkmalpflegerisch wertvollen Gebäuden und an plastischen Bildwerken. Die Dissertation gibt einen Überblick über die Vorkommen, Eigenschaften und Schadbilder dieser Sandsteine in Thüringen. Konservierungsmaßnahmen, die in Thüringen in den vergangenen 20 Jahren an Lettenkeuper- und Schilfsandsteinen vorgenommen wurden, werden ausgewertet und neue Erkenntnisse zur Konservierung dieser Sandsteine vorgestellt.
Für die Sanierung von Bauwerken werden meist Informationen über die innere Struktur und den Aufbau, Belastungszustände, Feuchte- und Salzgehalte benötigt. Die Untersuchung mit zerstörungsarmen und -freien Methoden minimieren die dazu nötigen Eingriffe. Ebenfalls bieten die ZfP-Verfahren die Möglichkeit, den Erfolg einer Maßnahme zu kontrollieren sowie Prozesse über einen langen Zeitraum zu beobachten (Monitoring). Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der zerstörungsfreien Untersuchung von inneren Strukturen und des Aufbaus von Mauerwerk mittels Ultraschall und Radar. Der untersuchte Querschnitt wird tomografisch rekonstruiert. Diese Darstellungsart bietet den Vorteil der Tiefenbestimmung von Objekten und der besseren Visualisierung für Auftraggeber und/oder Laien. Es wurden die Laufzeiten der Longitudinalwellen rekonstruiert. Die Frequenzen der Ultraschalluntersuchungen lagen bei 25 kHz sowie 85 kHz und der Radaruntersuchungen bei 900 MHz sowie 1,5 GHz. Die Rekonstruktion erfolgte mit dem Tomografieprogramm “Geo-Tom“, welches auf der Grundlage des SIRT-Algorithmus arbeitet. Die untersuchten Querschnitte beinhalteten Anomalien bestehend aus Luft, Granit, Holz und Mörtel. Die Abmaße der Anomalien lagen zwischen 10-27 cm bezogen auf einen Querschnitt von 0,76 x 1,0 m. Eine Ortung der Anomalien war möglich, wenn diese eine Laufzeitveränderung von mindestens der Größe des Messfehlers bewirken. Die Größe dieser Laufzeitdifferenz ist abhängig von den Abmaßen der Anomalie und dem Kontrast der elektromagnetischen bzw. akustischen Eigenschaften zwischen Anomalie und umgebenden Material. Eine Aussage über die Größe der Anomalie ist möglich, jedoch kann auf die Form nur bedingt geschlussfolgert werden. Des Weiteren kann durch den Vergleich der beiden Verfahren ein Rückschluss auf die möglichen Materialien der Anomalie gezogen werden.