TY - JOUR A1 - Simon, Sebastian A1 - Selleng, C. A1 - Meng, Birgit T1 - Prompt phase analyses of ultrahigh-performance concrete JF - Journal of Materials in Civil Engineering N2 - Powder X-ray diffraction is a time-consuming and challenging task, especially for preparation of sensitive phases like ettringite and calcium-silicate-hydrate (C-S-H) phases. Fine-grained ultrahigh-performance concrete (UHPC) with an average grain size <100 μm could be investigated directly without time-consuming milling. As a proof of concept, small UHPC cylinders with plain surfaces were investigated with a newly designed sample holder. The comparison with conventionally prepared powder shows the feasibility of fast qualitative phase analysis using this approach. As a great benefit, a depth-dependent analysis, as well as a comparison of surface layers and core material, was carried out. KW - Ultrahigh-performance concrete (UHPC) KW - X-ray diffraction (XRD) KW - Sample holder KW - Fast measurement KW - Spatial analyses PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002163 SN - 1943-5533 SN - 0899-1561 VL - 30 IS - 3 SP - 06018001, 1 EP - 06018001, 5 PB - American Society of Civil Engineers CY - Reston, VA, USA AN - OPUS4-43879 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rachmatulin, Natalia A1 - Gardei, André A1 - von Werder, Julia A1 - Meng, Birgit A1 - Süßmuth, J. A1 - Gerdes, A. A1 - Ballschuh, D. A1 - Seibt, H. T1 - Funktionalisierung von Polymerfasern - ein Beitrag der Tensidchemie für dauerhafte zementgebundene Werkstoffe T2 - HighTechMatBau Neue Materialien im Bauwesen - Tagungsband mit Beiträgen zur Konferenz vom 31. Januar 2018 in Berlin N2 - Im Gegensatz zur Druckfestigkeit weisen zementgebundene Werkstoffe i. a. nur geringe Zugfestigkeiten auf. Ein Weg, Zugfestigkeiten zementgebundener Werkstoffe zu erhöhen und Rissbildung aufgrund von Zugspannungen zu verringern, besteht in der Einarbeitung von Fasern, die diese Spannungen aufnehmen. Häufig eingesetzt werden Stahlfasern, obwohl synthetische Polymerfasern leichter und meist beständiger gegenüber chemischen Angriffen und Korrosion sind. Die Polymerfasern zeigen allerdings meist einen deutlich schwächeren Haftverbund, was an der hydrophoben Faseroberfläche liegt. Um nun eine Anbindung der Fasern an die mineralische Matrix zu erreichen, müssen die Faseroberflächen modifiziert werden, ohne dass die mechanischen Eigenschaften negativ beeinflusst werden. Eine Herausforderung besteht somit in einer Oberflächenmodifikation durch eine schonende Behandlung der Fasern zur Erzeugung von anbindungsfähigen Gruppen. Durch eine Behandlung von modifizierten Fasern mit geeigneten Polymerlösungen werden die Oberflächeneigenschaften verändert und erlauben eine Anbindung an die Zementsteinmatrix. Der Einsatz von Tensiden als grenzflächenaktive Verbindungen ermöglicht in diesem Zusammenhang eine Vermittlung zwischen Polymeroberflächen und mineralischen Werkstoffen. T2 - HighTechMatBau CY - Berlin, Germany DA - 31.01.2018 KW - Zementgebundene Baustoffe KW - Lichtmikroskopie KW - Röntgen-3D-Computertomographie KW - Einzelfaserdurchzugsversuch KW - Windkanal KW - Fasermodifikation KW - Oberflächenfunktionalisierung KW - Grenzflächenaktive Verbindung PY - 2018 SN - 978-3-7388-0082-1 SP - 31 EP - 35 PB - Fraunhofer IRB Verlag CY - Stuttgart AN - OPUS4-44651 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rachmatulin, Natalia A1 - Gardei, André A1 - von Werder, Julia A1 - Meng, Birgit A1 - Süßmuth, J. A1 - Gerdes, A. T1 - Funktionalisierung von Polymerfasern - ein Beitrag der Tensidchemie für dauerhafte zementgebundene Werkstoffe N2 - Im Gegensatz zur Druckfestigkeit weisen zementgebundene Werkstoffe i. a. nur geringe Zugfestigkeiten auf. Ein Weg, Zugfestigkeiten zementgebundener Werkstoffe zu erhöhen und Rissbildung aufgrund von Zugspannungen zu verringern, besteht in der Einarbeitung von Fasern, die diese Spannungen aufnehmen. Häufig eingesetzt werden Stahlfasern, obwohl synthetische Polymerfasern leichter und meist beständiger gegenüber chemischen Angriffen und Korrosion sind. Die Polymerfasern zeigen allerdings meist einen deutlich schwächeren Haftverbund, was an der hydrophoben Faseroberfläche liegt. Um nun eine Anbindung der Fasern an die mineralische Matrix zu erreichen, müssen die Faseroberflächen modifiziert werden, ohne dass die mechanischen Eigenschaften negativ beeinflusst werden. Eine Herausforderung besteht somit in einer Oberflächenmodifikation durch eine schonende Behandlung der Fasern zur Erzeugung von anbindungsfähigen Gruppen. Durch eine Behandlung von modifizierten Fasern mit geeigneten Polymerlösungen werden die Oberflächeneigenschaften verändert und erlauben eine Anbindung an die Zementsteinmatrix. Der Einsatz von Tensiden als grenzflächenaktive Verbindungen ermöglicht in diesem Zusammenhang eine Vermittlung zwischen Polymeroberflächen und mineralischen Werkstoffen. T2 - HighTechMatBau CY - Berlin, Germany DA - 31.01.2018 KW - Zementgebundene Baustoffe KW - Lichtmikroskopie KW - Röntgen-3D-Computertomographie KW - Einzelfaserdurchzugsversuch KW - Windkanal KW - Fasermodifikation KW - Oberflächenfunktionalisierung KW - Grenzflächenaktive Verbindung PY - 2018 AN - OPUS4-44652 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wallau, Wilma A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Voland, K. A1 - Meng, Birgit T1 - Continuous expansion measurement in accelerated concrete prism testing for verifying ASR-expansion models JF - Materials and Structures N2 - The susceptibility of concrete structures due to alkali–silica reaction (ASR) can be assessed by means of ASR concrete prism testing at 60 °C, according to RILEM AAR 4.1. There, expansion of concrete prisms indicates alkali-reactivity of the examined concrete mix. This work applies in situ expansion measurement to accelerated concrete prism testing. Automated measuring facilitates both storage without the usually necessary interruptions for manual measurement and acquisition of quasi-continuousexpansion data. A comparative experimental programme showed that conventional testing resulted in stronger expansion and leaching of alkalis than automated testing. Experimental simulation of interruptions, typically associated with manual measurements in conventional testing, could prove the influence of these cooling–heating cycles. Two phenomenological approaches, frequently used for describing reaction kinetics of ASR by linking it to expansion results from ASR-testing, were validated with continuous expansion data of three types of aggregate. Experimental expansion depicted s-shaped curves similar to them of the modelling approaches. However, strong swelling recorded in the beginning of the test was not covered by the model curves. Auxiliary measurement of acoustic emissions and ultrasonic velocity helped characterising mechanisms such as hydration and cracking, which also influence prism expansion. The proposed modification of the measurement procedure provides an extended basis to analyse expansion mechanisms. Regarding data for validation of ASR-expansion models, continuous expansion results are preferable to conventional test results. KW - Alkali–silica reaction KW - Accelerated concrete prism test KW - Automated expansion measurement KW - ASR modelling PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-455959 DO - https://doi.org/10.1617/s11527-018-1205-0 SN - 1359-5997 SN - 1871-6873 VL - 51 IS - 3 SP - 51 EP - 79 PB - Springer AN - OPUS4-45595 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schraut, Katharina A1 - Adamczyk, Burkart A1 - Simon, Sebastian A1 - von Werder, Julia A1 - Meng, Birgit A1 - Stephan, D. A. A1 - Adam, Christian T1 - Zementklinker durch Nachbehandlung von Stahlwerksschlacken T2 - Schlacken-Symposium 2018: Ressourcenschonung durch Nutzung von Sekundärrohstoffen: Wann wird politische Forderung Realität? N2 - Die Klinkerphasenbildung durch Sinterung in Drehrohröfen bei der Herstellung von Portlandzementklinker (PZK) ist gründlich erforscht und optimiert. Im Hinblick auf mögliche ökonomische und ökologische Vorteile befassen sich aktuelle Forschungsvorhaben darüber hinaus mit der Herstellung von Klinkermineralen aus Stahlwerksschlacken, die eine vergleichbare chemische Zusammensetzung aufweisen. Neuste Untersuchungen zeigen, dass nach der reduzierenden Behandlung schmelzflüssiger Linz-Donawitz-(LD)-Schlacken und Abscheidung des gebildeten metallischen Eisens eine mineralische Schlacke entsteht, die unabhängig von ihren Abkühlbedingungen ca. 50–60 Gew.% des wichtigsten Klinkerminerals Alit (C3S) enthält und eine hohe hydraulische Reaktivität aufweist. Die Stabilität des Alits auch nach langsamer Abkühlung deutet auf eine Stabilisierung des Minerals durch Nebenelemente aus den LD-Schlacken hin. Ein sinkender Anteil an LD-Schlacke durch Zusatz synthetischer Schlackemischung, die sich hinsichtlich ihrer Hauptkomponenten wie eine ausreduzierte LD-Schlacke zusammensetzt, führt zu einem Rückgang des Alitgehaltes und dem Zerfall der Schlacke beim Erstarren. T2 - 5. Schlacken-Symposium CY - Meitingen, Germany DA - 25.10.2018 KW - LD-Schlacke KW - Zement KW - Tricalciumsilikat PY - 2018 SP - 219 EP - 229 PB - Max Aicher Unternehmensgruppe AN - OPUS4-46412 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - von Werder, Julia A1 - Simon, Sebastian A1 - Lehmann, C. A1 - Selleng, C. A1 - Fontana, P. A1 - Meng, Birgit T1 - Autoclaving of ultra-high performance concrete (UHPC) T2 - ICAAC 6th International Conference on Autoclaved Aerated Concrete N2 - By the combination of an optimized granulometry, a reduced water cement ratio and the use of superplasticizers ultra-high performance concrete achieves a compressive strength of over 150 N/mm2 and a high resistance regarding acids and water-soluble salts. In different Research projects the effect of an autoclavation on the mechanical strength and the phase composition was analyzed. In systematic studies, the concrete mix and the process parameters were varied. The results show that autoclavation leads to an improved pozzolanic and hydraulic reaction and significantly improves the mechanical strength compared to a conventional thermal treatment. If a minimum time-span for hydration is ensured, the achievable strength level is not dependent on the prestorage time. However, the duration of the autoclaving is significant. After the Maximum strength is reached there is only a very slight decrease, even if unrealistically long autoclaving times are applied. T2 - ICAAC 6th International Conference on Autoclaved Aerated Concrete CY - Potsdam, Germany DA - 04.09.2018 KW - Heat treatment KW - Hydroxylellestadite KW - Tobermorite KW - Ultra-high performance concrete KW - Zonation PY - 2018 SN - 978-3-433-03276-3 DO - https://doi.org/10.1002/cepa.866 SP - 131 EP - 136 PB - Wilhelm Ernst & Sohn - Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG CY - Berlin, Germanry AN - OPUS4-46357 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Breitenbücher, R. A1 - Przondziono, R. A1 - Meng, Birgit A1 - Krütt, Enno A1 - Weise, Frank T1 - Alkali-Silica Reaction in concrete pavements considering traffic and de-icing agents T2 - 13th International Symposium on Concrete Roads N2 - In concrete pavements, damages occurred which are related to an Alkali-Silica-Reaction (ASR). Although the background for such an ASR has been studied extensively, special conditions in pavements increase this reaction significantly. These are especially the superposition of microstructural degradation caused by cyclic loading with an external alkali supply. Previous investigations of ASR focused mainly on the material itself (aggregates, cements, assessment of the concrete) while these special circumstances have not been considered. Concrete pavements are subjected to cyclic loadings by traffic and climate changes. Within cooperative research projects the different interdependent influencing factors for a damaging ASR in concrete pavements are studied by experiments as well as by numeric modelling. On the micro-level the ASR-related processes within the aggregate, such as gel-formation or ion-transport, are investigated. On the meso-level, the project focuses on the characterization of degradation effects in the concrete microstructure due to cyclic loading. Further, special attention is paid to the transport behavior of fluids in such pre-damaged concrete structures with and without the effect of overrunning tires as well as the impact on the ASR itself. Finally, on the macro-level the risk of an ASR-damage is assessed. T2 - 13th International Symposium on Concrete Roads CY - Berlin, Germany DA - 19.06.2018 KW - Alkali-Silica Reaction KW - Degradation KW - Cyclic loading KW - Fluid transport KW - Traffic PY - 2018 SP - 1 EP - 15 AN - OPUS4-46354 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Krütt, Enno A1 - Meng, Birgit T1 - AKR unter kombinierten Einwirkungen - Rissbildungs- und Transportmechanismen T2 - 20. Internationale Baustofftagung Tagungsbericht N2 - Die vorstehend dargestellten Untersuchungen lassen sich wie folgt zusammenfassen: • Mit dem für die mechanische Vorschädigung entwickelten Versuchsstand und gewählten Prüfregime können die für die ermüdungsinduzierte Schadensevolution typische stabilisierende und stabile Phase in der auf Zug beanspruchten Betonrandzone gut abgebildet werden. So wurde dort zum Beispiel, ausgehend von dem hier gewählten praxisnahen Belastungsregime, mit Ultraschall in der Ruhephase durch das Trockenschwingen ein maximaler Abfall des relativen dynamischen E-Moduls von ca. 8 - 10 % ermittelt. • Mit aufbauenden kapillaren Aufsaugversuchen wurde gezeigt, dass die erzeugte Betondegradation zu einer moderaten Erhöhung der Aufnahme des Prüfmediums führt. • Zur Bewertung der Auswirkungen einer alleinigen Vorschädigung (Trockenschwingen) auf die schädigende AKR mittels Performance-Prüfung ist die Klimawechsellagerung aufgrund der einseitigen Tausalzbeaufschlagung am besten geeignet. Die hier ermittelten Dehnungsverläufe lassen auf einen moderaten Einfluss der mechanischen Vorschädigung auf die AKR schließen. • Die zusätzlich im Kontext der Nasschwingversuche durchgeführten 60°C Betonversuche zeigen, dass die zyklische Beanspruchung vor und nach dem Aufbringen der Tausalzlösung die schädigende AKR gleichfalls moderat erhöht. In derzeit laufenden ergänzenden Untersuchungen wird der separate Einfluss der ermüdungsinduzierten Rissbildung auf die schädigende AKR an homogen, stärker geschädigten Prüfkörpern mit einem hohen inneren AKR-Schädigungspotenzial im 60°C Betonversuch grundhaft analysiert. Zusätzlich wird gegenwärtig der Einfluss der degradierten Betonrandzone auf die Dehnungsverteilung an großformatigen Prüfkörpern über die Höhe im 40°C Betonversuch vertiefend für die makroskopische Modellierung untersucht. T2 - 20. Internationale Baustofftagung ibausil CY - Weimar, Germany DA - 12.09.2018 KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Tausalz KW - LIBS KW - MRFA KW - Nasschemie KW - ZfP PY - 2018 SN - 978-3-00-059950-7 SP - 1 EP - 13 AN - OPUS4-46174 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simon, Sebastian A1 - Selleng, C. A1 - von Werder, Julia A1 - Meng, Birgit T1 - Einfluss der thermischen Behandlung auf die Phasenentwicklung und die Eigenschaften von UHPC T2 - 20. Internationale Baustofftagung, Tagungsbericht N2 - UHPC (engl. ultra-high-performance concrete) bietet außergewöhnliche Eigenschaften, die sich durch eine optimierte Wärmebehandlung weiter verbessern lassen. Wie bei normalen Beton beschleunigt eine Wärmebehandlung den Aushärteprozess und reduziert das Schrumpfen. Durch Ausbildung eines dichteren Gefüges wird weiterhin die Druckfestigkeit und die Resistenz gegenüber Umwelteinflüssen erhöht. Die Art der Wärmebehandlung wird durch die Parameter: Temperatur, Druck, Wasserdampfsättigung und Dauer definiert und hat einen entscheiden Einfluss auf die Phasenentwicklung und damit auf die makro- und mikroskopischen Eigenschaften des UHPCs. Auch die Dauer und Art der Vorlagerung des UHPCs vor der thermischen Behandlung sind von Bedeutung. Ziel der vorgestellten Untersuchung war der Vergleich und die Optimierung verschiedener Wärmebehandlungsarten mit Blick auf die Druckfestigkeits- und Phasenentwicklung. Dafür wurden UHPC-Zylinder und Prismen hergestellt und ungeschützt bzw. in Folie eingeschweißt bei 90 °C im Ofen, im Heißwasserbad, sowie alternativ bei 185 °C und 1.1 MPa im Autoklaven wärmebehandelt. Zusätzlich wurde die Vorlagerungs- und die Behandlungszeit systematisch variiert. Die Ergebnisse zeigen, dass eine praxisnahe Wärmebehandlung im Ofen (kurze Vorlagerungs- und Behandlungszeit, Verdunstungsschutz durch Einschweißen in Folie) zwar zu einer stark erhöhten Frühfestigkeit führt, aber die Langzeitfestigkeit wird nicht signifikant erhöht. Erst längere Behandlungszeiten verbunden mit intensiviertem Schutz gegen das Austrocknen führen darüber hinaus zu deutlich erhöhten Langzeitfestigkeiten. Nach der Autoklavierung dagegen wurden Festigkeitszuwächse von bis zu 30 % gemessen. Die röntgenographisch nachgewiesene Phasenentwicklung wird in beiden Behandlungsarten durch die Limitierung des zur Verfügung stehenden Wassers bestimmt. Bei der Wärmebehandlung im Ofen wird das durch den Ettringitzerfall freigesetzte Wasser für die puzzolanische Reaktion der Mikrosilika verbraucht, reicht aber für eine weitere Reaktion der Klinkerphasen nicht aus. Bei der hydrothermalen Behandlung dagegen zeigen die Veränderungen im Phasenbestand sowohl eine Intensivierung der puzzolanischen als auch der hydraulischen Reaktion. Der für autoklavierte Baustoffe charakteristische Tobermorit konnte jedoch nicht im Probeninneren, sondern nur als Belag auf der Probenoberfläche nachgewiesen werden. Ursächlich hierfür ist vermutlich wiederum das zu geringe Wasserangebot im Gefüge des UHPC. T2 - 20. Internationale Baustofftagung ibausil CY - Weimar, Germany DA - 12.09.2018 KW - UHPC KW - Wärmebehandlung KW - Hydrothermale Behandlung KW - XRD KW - Kristalline CSH-Phase KW - Tobermorit KW - Ettringit KW - Hydroxyellestadit KW - Hydrogranat PY - 2018 SN - 978-3-00-059950-7 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-46176 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krütt, Enno A1 - Weise, Frank A1 - Meng, Birgit ED - Ye, G. ED - Yuan, Y. ED - Romero Rodriguez, C. ED - Zhang, H. ED - Savija, B. T1 - Fatigue induced degradation in pavement concrete and its effect on the alkali-silica reaction T2 - RILEM PRO 125 - Proceedings of the 4th International Conference on Service Life Design for Infrastructures (SLD4) N2 - In recent years the German motorway network has seen an increase in the occurrence of damage to concrete road surfaces that can be attributed to the alkali-silica reaction (ASR). In view of the often drastically reduced service life of road surfaces due to ASR, research activity in this field has notably increased. Alongside preventative measures in concrete technology i.e. the usage of low-alkali cements, the main research focus up to now has been on the development of performance-oriented testing procedures for ASR prevention. The effects of mechanicallyinduced damage resulting from cyclic traffic and climatic loading have previously not been taken into consideration. The assessment of the myriad degradation and transport processes necessary for an understanding of these effects requires close interaction between experiments and corresponding multi-scale models. This contribution is focused on the experiments utilizing innovative testing techniques. The research is founded on a series of fatigue tests performed on large-scale beams with simultaneous tracking of the degradation process using non-destructive evaluation methods. Subsequently, smaller test specimens were extracted from the predamaged beams for further experiments. These experiments included investigation of the influence of fatigue-induced cracks on moisture and alkali transport. Subsequent storage of the small-scale test specimens, with and without cyclic pre-damage, in an ASR-conducive environment then provided initial findings on the influence of fatigue-induced degradation on the ASR. The results show that the degradation process can be well observed with the test Setup developed for the fatigue experiments. Further, a small but noticeable increase of mass Transport due to fatigue-induced degradation was measured, which correspondingly indicated an increased ASR damage potential. T2 - 4th International Conference on Service Life Design for Infrastructures (SLD4) CY - Delft, The Netherlands DA - 27.08.2018 KW - Fatigue KW - Pavement KW - ASR KW - Concrete PY - 2018 SN - 978-2-35158-213-8 SP - 112 EP - 121 PB - RILEM Publication S.A.R.L. CY - Paris, France AN - OPUS4-46197 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -