TY - CHAP A1 - Hünger, Klaus-Jürgen A1 - Scholz, Yvonne A1 - Hübert, Cornelia A1 - Kronemann, Jens T1 - Entwicklung und Beurteilung der Wirkung eines speziellen AKR-vermeidenden Zusatzstoffes T2 - 18. Internationale Baustofftagung IBAUSIL, F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, Tagungsbericht, Teil 2 Y1 - 2013 SN - 978-3-00-034075-8 SP - 2-0585 PB - F.-A.-Finger-Inst. CY - Weimar ER - TY - CHAP A1 - Hübert, Cornelia A1 - Hünger, Klaus-Jürgen T1 - Strukturbildung und Eigenschaften von Alumosilicathydraten in Baustoffen T2 - 18. Internationale Baustofftagung IBAUSIL, F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, Bauhaus-Universität Weimar, Tagungsbericht, Teil 2 Y1 - 2013 SN - 978-3-00-034075-8 SP - 2-0310 PB - F.-A.-Finger-Inst. CY - Weimar ER - TY - CHAP A1 - Hünger, Klaus-Jürgen T1 - Zum Reaktionsmechanismus von Grauwacken im Beton T2 - Tagungsbericht, IBAUSIL, 16. Internationale Baustofftagung, 20. - 23. September 2006, Weimar, Bd. 2 Y1 - 2006 SN - 3-00-018263-2 SP - 2-0427 EP - 2-0434 PB - F.-A.-Finger Inst. für Baustoffkunde CY - Weimar ER - TY - THES A1 - Kronemann, Jens T1 - Untersuchung der zeitlichen Abhängigkeit von Löseprozessen in hochalkalischen Lösungen zur Charakterisierung der Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnungen N2 - Die schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) im Beton stellt in Teilbereichen nach wie vor ein Problem bei der Bewertung der Dauerhaftigkeit von Beton dar. Eine der häufigsten Fragestellungen ist immer noch eine schnelle und sichere Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnun-gen für die Betonherstellung. Darüber hinaus erscheint in Zeiten der Ressourceneinsparung der Aus-schluss von Gesteinskörnungen auf Grund unzureichender Kenntnis der Alkaliempfindlichkeit nicht zukunftsorientiert. Weiterhin wird oft nur die makroskopische Betrachtung von Betonen oder Mör-telprismen zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnungen herangezogen, wobei die bei der AKR stattfindenden Prozesse nicht genügend berücksichtigt werden. In der vorliegenden Arbeit wurde der Beitrag von Gesteinskörnungen zur AKR im Beton untersucht, um die Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnungen zu quantifizieren und die zu erwartende Schädi-gung des Betons durch die Gesteinskörnung detaillierter als bisher klassifizieren zu können. Im Vor-dergrund der Arbeit stand dabei das Verständnis der Auflösungsprozesse von Gesteinskörnungen in KOH-Lösungen (pH ≥ 13) bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen. An vier Gesteinskörnungen wurde der 40 °C-Betonversuch durchgeführt, um die Alkaliempfindlich-keit der Gesteinskörnungen zu dokumentieren. Weiter wurden die Gesteinskörnungen mit dem Schnellprüfverfahren untersucht sowie petrografisch und mineralogisch begutachtet. Dabei stimm-ten die Ergebnisse nur teilweise mit denen des 40 °C-Betonversuchs überein. Anhand von Löseversu-chen an den originalen Lieferkörnungen der Gesteinskörnungen bei 40 °C und mit 1,0 M KOH-Lösung war es möglich, die Reaktivität der Gesteinskörnungen mit den ermittelten SiO2- und Al2O3-Konzentrationen der alkalischen Lösungen zu beschreiben. Bei den Untersuchungen von verschiede-nen Varianten zur Beschleunigung der Löseversuche konnten durch eine erhöhte Temperatur von 80 °C und eine abgesenkte Konzentration der KOH-Lösung von 0,1 M innerhalb von 56 Tagen ver-gleichbare Ergebnisse zu den Resultaten der Löseversuche bei 40 °C und 1,0 M KOH-Lösung erreicht werden. In der alkalischen Lösung wird ein bestimmter Teil des gelösten SiO2 durch ebenfalls vorhandenes Al2O3 alumosilikatisch gebunden. Der verbleibende Teil des gelösten SiO2 steht für eine AKR zur Ver-fügung. Aus der zeitabhängigen Darstellung dieser SiO2-Konzentration wurde die Lösegeschwindig-keit ermittelt. Dabei wurden vier aufeinanderfolgende Phasen dem Dehnungs- und Rissbreitenverlauf der Probekörper des 40 °C-Betonversuchs zugeordnet. Zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit ei-ner Gesteinskörnung sind die Lösegeschwindigkeiten der letzten drei Phasen entscheidend. Nach der Entwicklung dieser Vorgehensweise an den vier untersuchten Gesteinskörnungen wurde diese Methode bei weiteren Gesteinskörnungen angewendet. Die ermittelten Lösegeschwindigkeiten stellten ebenfalls ein exaktes Abbild der Ergebnisse des 40 °C-Betonversuchs dar. Die entwickelte Methode bietet eine Möglichkeit, die Alkaliempfindlichkeit einer Gesteinskörnung schnell, sicher und genauer als bisher zu bestimmen. Besonders vorteilhaft sind dabei die direkte Prüfung der Gesteins-körnung an der originalen Korngröße (Lieferkörnung), wie diese auch im Beton eingesetzt wird, die zementunabhängige Prüfung, sowie die einfache experimentelle Durchführung und Auswertung. Darüber hinaus zeigte sich bei der Anwendung der Methode, dass neben der Gesteinskörnung selbst auch der Einfluss von Zusatzstoffen auf die Löslichkeit von Gesteinskörnungen beurteilt werden kann. Erste Ergebnisse belegen den löseinhibierenden Effekt des aluminiumhaltigen Zusatzstoffes Me-takaolin durch die Blockierung der Oberfläche einer reaktiven Gesteinskörnung im Alkalischen. Y1 - 2015 ER - TY - THES A1 - Scholz, Yvonne T1 - Dauerhaftigkeit von Beton – Wirkungsweisen von Betonzusatzstoffen zur Vermeidung einer AKR N2 - Auch 75 Jahre nach einem ersten dokumentierten Schadensfall stellt die Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) ein aktuelles Problem dar, wenn es um die Fragestellung der langfristigen Vermeidung von Schäden im Beton durch diese chemische Reaktion geht. Neben dem Austausch der Gesteinskörnung und/oder der Verwendung von Zementen mit niedrigen wirksamen Alkaligehalten werden international bereits derartige Schäden 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 Gesteinskörnung abhängt. Das ist ein Indiz dafür, dass Wechselwirkungen zwischen Betonzusatzstoff und Zementsteinmatrix aber auch zwischen Betonzusatzstoff und Gesteinskörnung auftreten. Einen besonderen Einfluss hat dabei das gelöste Aluminium aus den Zusatzstoffen, deren Wirkungsweise aber noch nicht ausreichend geklärt ist. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Aufklärung und dem Vergleich der Wirkungsweise aluminiumhaltiger Betonzusatzstoffe unterschiedlicher Art und Herkunft und deren Wechselwirkungen sowohl mit der Porenlösung als auch der Zementsteinmatrix. Die Spannweite der untersuchten Zusatzstoffe reicht dabei von rein siliciumhaltigen Zusatzstoffen, wie Microsilica, über aluminium-/siliciumhaltige (z.B. Metakaolin) bis hin zu rein aluminiumhaltigen Zusatzstoffen. Als Ausgangspunkt wurden Betonproben mit einer alkalireaktiven Gesteinskörnung 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 Abhängigkeit von der Lagerungsdauer unter konstanten Bedingungen gezeigt werden. In einem zweiten Schritt galt es, dass Löseverhalten der Zusatzstoffe in alkalischer Lösung unterschiedlicher Konzentrationen (1M bzw. 0,1M KOH-Lösung) sowohl bei 40°C als auch bei 80°C und mit unterschiedlichen Feststoff/Laugenverhältnissen zu untersuchen. Dabei zeigte sich unabhängig von den Lagerungsbedingungen und dem Feststoff/Laugenverhältnis in der Lösung, dass aus den untersuchten Zusatzstoffen unterschiedlich hohe Mengen an SiO2 und Al2O3 gelöst 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 Lösung und den Dehnungen im Beton. Es konnte jedoch nachgewiesen werden, dass sowohl Silicium als auch Aluminium in ausreichender Konzentration aus dem Zusatzstoff gelöst werden müssen, wobei das Si/Al-Verhältnis entscheidend ist, um eine dauerhafte AKR-vermeidende Wirkung im Beton zu erreichen. Untersuchungen an Zement/Zusatzstoffmischungen sollten neue Erkenntnisse über die stofflichen Veränderungen sowohl am erhärteten Zementstein als auch in der ausgepressten Porenlösung liefern, die wesentlich durch die Zusatzstoffe beeinflusst werden. Die Analyse der Porenlösung zeigte, dass durch rein aluminiumhaltige Zusatzstoffe die Konzentrationen an Hydroxid-, Sulfat- und Alkaliionen gegenüber der reinen Zementpaste von Beginn an deutlich erhöht werden, wohingegen rein siliciumhaltige Zusatzstoffe zu einer Absenkung dieser Konzentrationen führen. Durch den Vergleich mit den Dehnungen des Betonversuchs konnte nachgewiesen werden, dass die Zusatzstoffe, die neben Aluminium auch Silicium in ausreichender Konzentration lösen, im Wesentlichen sowohl durch die Absenkung der Hydroxid- und Alkaliionenkonzentration als auch durch die Bildung zusätzlicher C-S-Hund/ oder C-A-S-H-Phasen eine Dehnungsreduzierung bewirken. Darüber hinaus zeigte sich, dass die Mischung eines silicium- mit einem aluminiumreichen Zusatzstoff in gleichen Anteilen es zwar ermöglicht, die Wirkungen eines nachweislich AKRvermeidenden Zusatzstoffes auf die Porenlösung und die Zementsteinmatrix annähernd nachzustellen, die langfristige Dehnungsreduzierung mit dieser Mischung im Beton jedoch nicht erreicht werden konnte. Die Ursache liegt vermutlich in der weitaus höheren SiO2- Konzentration in der alkalischen Lösung, d.h. es wird deutlich weniger Aluminium aus der Zusatzstoffmischung gelöst als für eine dehnungsreduzierende Wirkung benötigt wird. Daraus lässt sich schlussfolgern, dass es neben den nachgewiesenen Wechselwirkungen zwischen Zusatzstoff und alkalischer Lösung bzw. Zementsteinmatrix weitere Reaktionen insbesondere auch mit der Gesteinskörnung gibt, die entscheidend für die dauerhafte Vermeidung einer AKR im Beton durch die Zugabe von Zusatzstoffen sind. Y1 - 2016 ER - TY - GEN A1 - Msinjili, Nsesheye S. A1 - Vogler, Nico A1 - Sturm, Patrick A1 - Neubert, Markus A1 - Schröder, Hans-Jürgen A1 - Kühne, Hans-Carsten A1 - Hünger, Klaus-Jürgen A1 - Gluth, Gregor J. G. T1 - Calcined brick clays and mixed clays as supplementary cementitious materials: Effects on the performance of blended cement mortars T2 - Construction and Building Materials N2 - 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. KW - Brick clay KW - Illite KW - Calcined clay KW - Blended cement KW - Carbonation KW - Chloride penetration Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.120990 SN - 0950-0618 VL - 266 ER - TY - THES A1 - Schuster, Klaus T1 - Ermittlung und Anwendung der Einwanderungskinetik von Wasser, Schmutz-Wasser und Heizöl in Porenbetone KW - Porenbeton KW - Schadstoffaufnahme KW - Schadensanalyse KW - Einwanderungsverhalten KW - Einwanderungskinetik Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-85 ER - TY - GEN A1 - Hünger, Klaus-Jürgen A1 - Kositz, Mario T1 - Thermodynamic modeling of silica dissolution kinetics of quartzitic aggregates stored in highly alkaline solution T2 - Proceedings of the 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete N2 - 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. KW - alkali silica reaction; kinetic modeling; quartzite aggregates; silica dissolution; thermodynamic data Y1 - 2021 SN - 978-972-49-2315-4 SP - 1447 EP - 1458 PB - LNEC ER - TY - GEN A1 - Hünger, Klaus-Jürgen A1 - Kositz, Mario A1 - Danneberg, Matti T1 - Influence of alkali supply from outside on the dissolution behavior of aggregates T2 - Proceedings of the 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete N2 - 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. KW - aggregate grains; aluminium concentration; deicing salt; dissolution experiments; silica release Y1 - 2021 SN - 978-972-49-2315-4 SP - 63 EP - 72 PB - LNEC ER - TY - GEN A1 - Hünger, Klaus-Jürgen A1 - Kurth, David T1 - Calcined Clays and Geopolymers for stabilization of loam structures for plaster and bricks T2 - Proceedings 3rd International Conferende on Calcined Clays for Sustainable Concrete, 15. - 17 Oktober 2019, Neu Delhi N2 - 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. Y1 - 2019 UR - https://www-docs.b-tu.de/fg-baustoffe/public/Loam-Geopolymer-revised%20paper.pdf VL - III SP - 185 EP - 194 PB - RILEM ER - TY - GEN A1 - Mo, Xiangyin A1 - Jing, Yingjie A1 - Hünger, Klaus-Jürgen A1 - Kang, Cairong A1 - Shen, Jian T1 - Characteristics of alkali aggregate reaction T2 - Gui suan yan xue bao T2 - Journal of the Chinese Ceramic Society Y1 - 2008 SN - 0454-5648 VL - 36 IS - 10 SP - 1385 EP - 1389 ER - TY - GEN A1 - Hünger, Klaus-Jürgen A1 - Kositz, Mario A1 - Danneberg, Matti A1 - Radnik, Jörg T1 - Enrichment of aluminium in the near-surface region of natural quarzite rock after aluminium exposure T2 - Surface and Interface Analysis N2 - Alkali–silica reaction (ASR) is an ongoing problem that causes damage to concrete constructions and reduces their durability. Therefore, minimizing this undesired reaction is of great interest for both safety and economic reasons. Additives containing high aluminium content are very effective in reducing the release of silica and enhancing the durability of concrete; however, the mechanism for this effect is still under discussion. In this study, an enrichment of aluminium in the near-surface region was observed for natural quartzite rock after storage in Al (OH)3 and metakaolin as aluminium sources, from which we conclude that the formation of aluminosilicate sheets of a few nanometres inhibits the silica release; this hypothesis is supported by high-resolution spectra of Al 2p, Si 2p and O 1s. KW - alkali–silica reaction KW - quartzite rock KW - X-ray photoelectron spectroscopy Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1002/sia.6918 SN - 1096-9918 VL - 53 IS - 3 SP - 385 EP - 391 ER -