@inproceedings{HuengerScholzHuebertetal., author = {H{\"u}nger, Klaus-J{\"u}rgen and Scholz, Yvonne and H{\"u}bert, Cornelia and Kronemann, Jens}, title = {Entwicklung und Beurteilung der Wirkung eines speziellen AKR-vermeidenden Zusatzstoffes}, series = {18. Internationale Baustofftagung IBAUSIL, F.A. Finger-Institut f{\"u}r Baustoffkunde, Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar, Tagungsbericht, Teil 2}, booktitle = {18. Internationale Baustofftagung IBAUSIL, F.A. Finger-Institut f{\"u}r Baustoffkunde, Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar, Tagungsbericht, Teil 2}, publisher = {F.-A.-Finger-Inst.}, address = {Weimar}, isbn = {978-3-00-034075-8}, pages = {2-0585}, language = {de} } @inproceedings{HuebertHuenger, author = {H{\"u}bert, Cornelia and H{\"u}nger, Klaus-J{\"u}rgen}, title = {Strukturbildung und Eigenschaften von Alumosilicathydraten in Baustoffen}, series = {18. Internationale Baustofftagung IBAUSIL, F.A. Finger-Institut f{\"u}r Baustoffkunde, Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar, Tagungsbericht, Teil 2}, booktitle = {18. Internationale Baustofftagung IBAUSIL, F.A. Finger-Institut f{\"u}r Baustoffkunde, Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar, Tagungsbericht, Teil 2}, publisher = {F.-A.-Finger-Inst.}, address = {Weimar}, isbn = {978-3-00-034075-8}, pages = {2-0310}, language = {de} } @inproceedings{Huenger, author = {H{\"u}nger, Klaus-J{\"u}rgen}, title = {Zum Reaktionsmechanismus von Grauwacken im Beton}, series = {Tagungsbericht, IBAUSIL, 16. Internationale Baustofftagung, 20. - 23. September 2006, Weimar, Bd. 2}, booktitle = {Tagungsbericht, IBAUSIL, 16. Internationale Baustofftagung, 20. - 23. September 2006, Weimar, Bd. 2}, publisher = {F.-A.-Finger Inst. f{\"u}r Baustoffkunde}, address = {Weimar}, isbn = {3-00-018263-2}, pages = {2-0427 -- 2-0434}, language = {de} } @phdthesis{Kronemann, author = {Kronemann, Jens}, title = {Untersuchung der zeitlichen Abh{\"a}ngigkeit von L{\"o}seprozessen in hochalkalischen L{\"o}sungen zur Charakterisierung der Alkaliempfindlichkeit von Gesteinsk{\"o}rnungen}, pages = {VIII, 108, [10]}, abstract = {Die sch{\"a}digende Alkali-Kiesels{\"a}ure-Reaktion (AKR) im Beton stellt in Teilbereichen nach wie vor ein Problem bei der Bewertung der Dauerhaftigkeit von Beton dar. Eine der h{\"a}ufigsten Fragestellungen ist immer noch eine schnelle und sichere Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Gesteinsk{\"o}rnun-gen f{\"u}r die Betonherstellung. Dar{\"u}ber hinaus erscheint in Zeiten der Ressourceneinsparung der Aus-schluss von Gesteinsk{\"o}rnungen auf Grund unzureichender Kenntnis der Alkaliempfindlichkeit nicht zukunftsorientiert. Weiterhin wird oft nur die makroskopische Betrachtung von Betonen oder M{\"o}r-telprismen zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Gesteinsk{\"o}rnungen herangezogen, wobei die bei der AKR stattfindenden Prozesse nicht gen{\"u}gend ber{\"u}cksichtigt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde der Beitrag von Gesteinsk{\"o}rnungen zur AKR im Beton untersucht, um die Alkaliempfindlichkeit von Gesteinsk{\"o}rnungen zu quantifizieren und die zu erwartende Sch{\"a}di-gung des Betons durch die Gesteinsk{\"o}rnung detaillierter als bisher klassifizieren zu k{\"o}nnen. Im Vor-dergrund der Arbeit stand dabei das Verst{\"a}ndnis der Aufl{\"o}sungsprozesse von Gesteinsk{\"o}rnungen in KOH-L{\"o}sungen (pH ≥ 13) bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen. An vier Gesteinsk{\"o}rnungen wurde der 40 °C-Betonversuch durchgef{\"u}hrt, um die Alkaliempfindlich-keit der Gesteinsk{\"o}rnungen zu dokumentieren. Weiter wurden die Gesteinsk{\"o}rnungen mit dem Schnellpr{\"u}fverfahren untersucht sowie petrografisch und mineralogisch begutachtet. Dabei stimm-ten die Ergebnisse nur teilweise mit denen des 40 °C-Betonversuchs {\"u}berein. Anhand von L{\"o}seversu-chen an den originalen Lieferk{\"o}rnungen der Gesteinsk{\"o}rnungen bei 40 °C und mit 1,0 M KOH-L{\"o}sung war es m{\"o}glich, die Reaktivit{\"a}t der Gesteinsk{\"o}rnungen mit den ermittelten SiO2- und Al2O3-Konzentrationen der alkalischen L{\"o}sungen zu beschreiben. Bei den Untersuchungen von verschiede-nen Varianten zur Beschleunigung der L{\"o}seversuche konnten durch eine erh{\"o}hte Temperatur von 80 °C und eine abgesenkte Konzentration der KOH-L{\"o}sung von 0,1 M innerhalb von 56 Tagen ver-gleichbare Ergebnisse zu den Resultaten der L{\"o}seversuche bei 40 °C und 1,0 M KOH-L{\"o}sung erreicht werden. In der alkalischen L{\"o}sung wird ein bestimmter Teil des gel{\"o}sten SiO2 durch ebenfalls vorhandenes Al2O3 alumosilikatisch gebunden. Der verbleibende Teil des gel{\"o}sten SiO2 steht f{\"u}r eine AKR zur Ver-f{\"u}gung. Aus der zeitabh{\"a}ngigen Darstellung dieser SiO2-Konzentration wurde die L{\"o}segeschwindig-keit ermittelt. Dabei wurden vier aufeinanderfolgende Phasen dem Dehnungs- und Rissbreitenverlauf der Probek{\"o}rper des 40 °C-Betonversuchs zugeordnet. Zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit ei-ner Gesteinsk{\"o}rnung sind die L{\"o}segeschwindigkeiten der letzten drei Phasen entscheidend. Nach der Entwicklung dieser Vorgehensweise an den vier untersuchten Gesteinsk{\"o}rnungen wurde diese Methode bei weiteren Gesteinsk{\"o}rnungen angewendet. Die ermittelten L{\"o}segeschwindigkeiten stellten ebenfalls ein exaktes Abbild der Ergebnisse des 40 °C-Betonversuchs dar. Die entwickelte Methode bietet eine M{\"o}glichkeit, die Alkaliempfindlichkeit einer Gesteinsk{\"o}rnung schnell, sicher und genauer als bisher zu bestimmen. Besonders vorteilhaft sind dabei die direkte Pr{\"u}fung der Gesteins-k{\"o}rnung an der originalen Korngr{\"o}ße (Lieferk{\"o}rnung), wie diese auch im Beton eingesetzt wird, die zementunabh{\"a}ngige Pr{\"u}fung, sowie die einfache experimentelle Durchf{\"u}hrung und Auswertung. Dar{\"u}ber hinaus zeigte sich bei der Anwendung der Methode, dass neben der Gesteinsk{\"o}rnung selbst auch der Einfluss von Zusatzstoffen auf die L{\"o}slichkeit von Gesteinsk{\"o}rnungen beurteilt werden kann. Erste Ergebnisse belegen den l{\"o}seinhibierenden Effekt des aluminiumhaltigen Zusatzstoffes Me-takaolin durch die Blockierung der Oberfl{\"a}che einer reaktiven Gesteinsk{\"o}rnung im Alkalischen.}, language = {de} } @phdthesis{Scholz, author = {Scholz, Yvonne}, title = {Dauerhaftigkeit von Beton - Wirkungsweisen von Betonzusatzstoffen zur Vermeidung einer AKR}, pages = {xii, 143, A-15}, abstract = {Auch 75 Jahre nach einem ersten dokumentierten Schadensfall stellt die Alkali-Kiesels{\"a}ure-Reaktion (AKR) ein aktuelles Problem dar, wenn es um die Fragestellung der langfristigen Vermeidung von Sch{\"a}den im Beton durch diese chemische Reaktion geht. Neben dem Austausch der Gesteinsk{\"o}rnung und/oder der Verwendung von Zementen mit niedrigen wirksamen Alkaligehalten werden international bereits derartige Sch{\"a}den durch die Verwendung von mineralischen Betonzusatzstoffen im Beton maßgeblich vermindert. Es ist bekannt, dass die Wirkung dieser Betonzusatzstoffe in der Zementsteinmatrix unter konstanten Bedingungen, wie Zementart, Wasser/Zement-Wert und gleichem Austauschgrad entscheidend von der Gesteinsk{\"o}rnung abh{\"a}ngt. Das ist ein Indiz daf{\"u}r, dass Wechselwirkungen zwischen Betonzusatzstoff und Zementsteinmatrix aber auch zwischen Betonzusatzstoff und Gesteinsk{\"o}rnung auftreten. Einen besonderen Einfluss hat dabei das gel{\"o}ste Aluminium aus den Zusatzstoffen, deren Wirkungsweise aber noch nicht ausreichend gekl{\"a}rt ist. Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Aufkl{\"a}rung und dem Vergleich der Wirkungsweise aluminiumhaltiger Betonzusatzstoffe unterschiedlicher Art und Herkunft und deren Wechselwirkungen sowohl mit der Porenl{\"o}sung als auch der Zementsteinmatrix. Die Spannweite der untersuchten Zusatzstoffe reicht dabei von rein siliciumhaltigen Zusatzstoffen, wie Microsilica, {\"u}ber aluminium-/siliciumhaltige (z.B. Metakaolin) bis hin zu rein aluminiumhaltigen Zusatzstoffen. Als Ausgangspunkt wurden Betonproben mit einer alkalireaktiven Gesteinsk{\"o}rnung untersucht, bei denen ein teilweiser Austausch des Zementes durch die Zusatzstoffe mit unterschiedlichen Aluminiumgehalten erfolgte. Anhand der Dehnungen der Betonbalken, gelagert bei 40°C in der Nebelkammer, konnten erste deutliche Unterschiede hinsichtlich der dehnungsreduzierenden Wirkung der Zusatzstoffe in Abh{\"a}ngigkeit von der Lagerungsdauer unter konstanten Bedingungen gezeigt werden. In einem zweiten Schritt galt es, dass L{\"o}severhalten der Zusatzstoffe in alkalischer L{\"o}sung unterschiedlicher Konzentrationen (1M bzw. 0,1M KOH-L{\"o}sung) sowohl bei 40°C als auch bei 80°C und mit unterschiedlichen Feststoff/Laugenverh{\"a}ltnissen zu untersuchen. Dabei zeigte sich unabh{\"a}ngig von den Lagerungsbedingungen und dem Feststoff/Laugenverh{\"a}ltnis in der L{\"o}sung, dass aus den untersuchten Zusatzstoffen unterschiedlich hohe Mengen an SiO2 und Al2O3 gel{\"o}st werden, die nicht mit der chemischen Zusammensetzung identisch sind. Der Vergleich mit den Ergebnissen aus dem Betonversuch ergab keinen direkt proportionalen Zusammenhang zwischen den SiO2- und Al2O3-Konzentrationen in der alkalischen L{\"o}sung und den Dehnungen im Beton. Es konnte jedoch nachgewiesen werden, dass sowohl Silicium als auch Aluminium in ausreichender Konzentration aus dem Zusatzstoff gel{\"o}st werden m{\"u}ssen, wobei das Si/Al-Verh{\"a}ltnis entscheidend ist, um eine dauerhafte AKR-vermeidende Wirkung im Beton zu erreichen. Untersuchungen an Zement/Zusatzstoffmischungen sollten neue Erkenntnisse {\"u}ber die stofflichen Ver{\"a}nderungen sowohl am erh{\"a}rteten Zementstein als auch in der ausgepressten Porenl{\"o}sung liefern, die wesentlich durch die Zusatzstoffe beeinflusst werden. Die Analyse der Porenl{\"o}sung zeigte, dass durch rein aluminiumhaltige Zusatzstoffe die Konzentrationen an Hydroxid-, Sulfat- und Alkaliionen gegen{\"u}ber der reinen Zementpaste von Beginn an deutlich erh{\"o}ht werden, wohingegen rein siliciumhaltige Zusatzstoffe zu einer Absenkung dieser Konzentrationen f{\"u}hren. Durch den Vergleich mit den Dehnungen des Betonversuchs konnte nachgewiesen werden, dass die Zusatzstoffe, die neben Aluminium auch Silicium in ausreichender Konzentration l{\"o}sen, im Wesentlichen sowohl durch die Absenkung der Hydroxid- und Alkaliionenkonzentration als auch durch die Bildung zus{\"a}tzlicher C-S-Hund/ oder C-A-S-H-Phasen eine Dehnungsreduzierung bewirken. Dar{\"u}ber hinaus zeigte sich, dass die Mischung eines silicium- mit einem aluminiumreichen Zusatzstoff in gleichen Anteilen es zwar erm{\"o}glicht, die Wirkungen eines nachweislich AKRvermeidenden Zusatzstoffes auf die Porenl{\"o}sung und die Zementsteinmatrix ann{\"a}hernd nachzustellen, die langfristige Dehnungsreduzierung mit dieser Mischung im Beton jedoch nicht erreicht werden konnte. Die Ursache liegt vermutlich in der weitaus h{\"o}heren SiO2- Konzentration in der alkalischen L{\"o}sung, d.h. es wird deutlich weniger Aluminium aus der Zusatzstoffmischung gel{\"o}st als f{\"u}r eine dehnungsreduzierende Wirkung ben{\"o}tigt wird. Daraus l{\"a}sst sich schlussfolgern, dass es neben den nachgewiesenen Wechselwirkungen zwischen Zusatzstoff und alkalischer L{\"o}sung bzw. Zementsteinmatrix weitere Reaktionen insbesondere auch mit der Gesteinsk{\"o}rnung gibt, die entscheidend f{\"u}r die dauerhafte Vermeidung einer AKR im Beton durch die Zugabe von Zusatzstoffen sind.}, language = {de} } @misc{MsinjiliVoglerSturmetal., author = {Msinjili, Nsesheye S. and Vogler, Nico and Sturm, Patrick and Neubert, Markus and Schr{\"o}der, Hans-J{\"u}rgen and K{\"u}hne, Hans-Carsten and H{\"u}nger, Klaus-J{\"u}rgen and Gluth, Gregor J. G.}, title = {Calcined brick clays and mixed clays as supplementary cementitious materials: Effects on the performance of blended cement mortars}, series = {Construction and Building Materials}, volume = {266}, journal = {Construction and Building Materials}, issn = {0950-0618}, doi = {10.1016/j.conbuildmat.2020.120990}, pages = {11}, abstract = {While calcined clays in general have been credited with a great potential to mitigate CO2 emissions related to cement production and consumption, calcined brick clays are currently understudied in this regard. In the present work, two brick clays, a low-grade kaolinitic clay, and a mixed clay composed of 50\% brick clay and 50\% low-grade kaolinitic clay were studied regarding transformations on calcination, and strength and durability performance as well as pore structure of mortars made with the blended cements. All calcined clays exhibited pozzolanic reactivity, with the performance of the brick clays inferior to the low-grade kaolinitic clay. However, the mixed clay performed very similar to the low-grade kaolinitic clay, which points to a viable option for optimal use of brick clays in cementitious systems. The carbonation resistance of the blended cement mortars was generally worse than that of the plain Portland cement mortar, as expected, but the former exhibited a significantly improved chloride penetration resistance. The latter improvement was due to pore structure refinement in the blended cement mortars, compared to the Portland cement mortar.}, language = {en} } @phdthesis{Schuster, author = {Schuster, Klaus}, title = {Ermittlung und Anwendung der Einwanderungskinetik von Wasser, Schmutz-Wasser und Heiz{\"o}l in Porenbetone}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus-85}, language = {de} } @misc{HuengerKositz, author = {H{\"u}nger, Klaus-J{\"u}rgen and Kositz, Mario}, title = {Thermodynamic modeling of silica dissolution kinetics of quartzitic aggregates stored in highly alkaline solution}, series = {Proceedings of the 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete}, journal = {Proceedings of the 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete}, publisher = {LNEC}, isbn = {978-972-49-2315-4}, pages = {1447 -- 1458}, abstract = {Knowledge's on the dissolution behaviour of SiO2-containing aggregates are the basis for understanding damaging processes regarding ASR. Because of many influences, the solubility of aggregates has still needs to be determined by dissolution experiments. This article is about the reliably modeling of silica dissolution of relatively pure SiO2 containing aggregates in alkaline solutions. Therefore, quartz, quartzite, opal sandstone and flint with different silica modifications were chosen. A kinetic model based on the surface area was derived and numerous thermodynamic data from different authors were evaluated. The surface area of the aggregate grains were determined by an adapted BET method. For this measurement, the original grain sizes were used as they are also used so in concrete. These aggregates were stored in 0.1 mol and 1.0 mol KOH solution at 40°C and 80°C respectively. The dissolution experiments too were performed with grains in the original particle sizes. The concentration of silica in the liquid phase was measured by ICP-OES. The model based on a comparison of calculated and experimental determined silica concentrations, because some parameters of the differential equations are still unknown. The model includes the temperature and molarity dependence of the silica dissolution. The model also takes into account the influences of the SiO2 structures and can vary between crystalline and amorphous SiO2 in a wide range. Thermodynamic data suitable for modeling are recommended. In future, these dissolution calculations shall be extended to other non-pure quartzitic aggregates. Instead of time-consuming ASR concrete prism tests the silica dissolution rates may be used then to indicate quickly the ASR sensitivity of aggregates. Of course, it will be possible to distinguish between innocuous, medium and highly reactive grains.}, language = {en} } @misc{HuengerKositzDanneberg, author = {H{\"u}nger, Klaus-J{\"u}rgen and Kositz, Mario and Danneberg, Matti}, title = {Influence of alkali supply from outside on the dissolution behavior of aggregates}, series = {Proceedings of the 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete}, journal = {Proceedings of the 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete}, publisher = {LNEC}, isbn = {978-972-49-2315-4}, pages = {63 -- 72}, abstract = {Reactive aggregates, humidity and alkalis are necessary for ASR in concrete structures. If alkalis come additionally from outside, the damaging reaction can be strongly accelerated. However, the reasons therefore are not completely understood. Some researchers discuss a direct attack of alkali ions on the Si-O-Si bonds of quartz structures. This paper provides another point of view to understand this phenomenon. Different aggregates (grain size 2-8mm) were stored in a highly alkaline KOH solution. Additionally to this solution, sodium chloride with different concentrations was added. The aggregates were selected on the one hand according to their reaction behavior in concrete structures, on the other hand to their dissolution behavior. Long-term dissolution experiments were performed over several months. The silica, the aluminum and of course the sodium concentrations were determined. It can be expected, that under the influence of sodium the silica concentrations in the alkaline solution raise up. The question here is: What happens with the aluminum concentration at the same time? Very surprisingly was, that Al reaches a maximum after some days and then it decreases. Exactly from this time when the Al concentration decreases the silica concentration raises up extremely. The reason therefore can only be a precipitation process. Obviously, there is a correlation between the aluminum content in the solution and the extreme silica release of aggregates, both affected by alkali ions from outside. Aggregates, which do not release aluminum because of their composition (e.g. quartzite), do not show this behavior. The conclusion is that such aggregates are not so sensitive against alkali attack from outside.}, language = {en} } @misc{HuengerKurth, author = {H{\"u}nger, Klaus-J{\"u}rgen and Kurth, David}, title = {Calcined Clays and Geopolymers for stabilization of loam structures for plaster and bricks}, series = {Proceedings 3rd International Conferende on Calcined Clays for Sustainable Concrete, 15. - 17 Oktober 2019, Neu Delhi}, volume = {III}, journal = {Proceedings 3rd International Conferende on Calcined Clays for Sustainable Concrete, 15. - 17 Oktober 2019, Neu Delhi}, publisher = {RILEM}, pages = {185 -- 194}, abstract = {Loam is a very ecological building material with a great potential. It is found worldwide and completely recyclable. Under dry conditions, loam develops high strength values. However, loam is not moisture-resistant. Permanently acting moisture reduces the strength dramatically. The idea to improve the water resistance of loams is adding materials to the loam with the same basic structure. Therefore, Metakaolin, Calcined Clay, here so called Metaclay and a specially developed Geopolymer were selected. Blends of 4 different loams with different amounts of these additives were produced and tested. Criteria for an evaluation are the dynamical modulus of elasticity and the water resistance. These studies were supplemented by structural investigations using a light and a scanning electron microscope and XRD. The results are very interesting and the effects depends strongly on the kind of loam too. Not all additives lead to an improving of the mechanical properties. Nevertheless, not the samples with the highest mechanical values show the best water resistance behavior. Obviously, a balanced structure between loam and additive particles is necessarily. Such structures are not so dense but enough resistant to water to guarantee the positive property of fast water absorption and delivery of natural loams. The service lives of the loam prisms could be increased from certain minutes to several days. Best results are obtained with geopolymer based materials as an additive. This is not so surprising because both the loam and the geopolymer form alumino silicate structures during hardening.}, language = {en} }