TY - CONF A1 - Wallau, Wilma A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Voland, K. A1 - Weise, Frank A1 - Meng, Birgit ED - De Schutter, G. ED - De Belie, N. ED - Janssens, A. ED - Van Den Bossche, N. T1 - Online monitoring of the expansion of alkali-silica reaction affected concrete prisms implemented to the accelerated concrete prism test at 60 °C N2 - The accelerated concrete prism test (ACPT-60 °C) facilitates testing of alkali-silica reactivity of aggregates within five months. Manual measurement is usually conducted to determine expansion of test specimen every 28 days. This conventional procedure gives only limited insight to expansion behaviour of ASR-affected prisms. Due to the large time intervals, expansion exceeding the critical value of 0.3 mm/m is likely to be noticed late. Continuous recording resolves this problem and delivers beneficial information on the shape of the expansion curve. Displacement transducers integrated into a special testing equipment developed at BAM put continuous measurement into practice. Additionally, ultrasonic velocity and acoustic emissions are measured in-situ and provide deeper insights into hydration and crack formation processes during the test. Aiming for an automated testing method close to the German guideline, the following technical and methodical challenges arise. Changing of the vertical orientation of the prisms with every manual measurement as standardised cannot be implemented. Furthermore, preliminary results already proved true that cooling and heating cycles, as necessarily associated with each manual measurement, can evoke additional expansion. Therefore, interrupted and continuously measured expansions reveal systematic differences, indicating the necessity to adjust the threshold expansion value for automated testing. Results presented in the paper: Different types of reactive aggregate have been tested applying continuous and manual expansion measurement to the concrete specimens. Development of continuously measured ultrasonic velocity and acoustic emissions of the aggregates tested diverge significantly while the expansion curves vary in shape and maximum strain. Prisms produced from a slowly reacting aggregate do not exhibit noticeable crack formation. It shows that comprehensive measuring helps describing and distinguishing ASR-damage mechanisms. Models of ASR-induced expansion, available in the open literature, so far are validated with discontinuous data hardly tracing the modelled curve. Continuous measurement improves validation and further model development. T2 - XIV DBMC - 14th International Conference on Durability of Building Materials and Components CY - Gent, Belgium DA - 29.05.2017 KW - Alkali-silica reaction KW - Accelerated concrete prism test KW - Continuous monitoring KW - Expansion modelling PY - 2017 SN - 978-2-35158-159-9 VL - PRO 107 SP - 1 EP - 11 PB - RILEM Publications S.A.R.L. AN - OPUS4-40499 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Meng, Birgit A1 - Selleng, Christian A1 - Fontana, Patrick A1 - Simon, Sebastian T1 - Possibilities for improving the properties of UHPC by means of thermal treatment N2 - A further improvement of the excellent properties of UHPC can be realized with thermal Treatment. Like for normal concrete, it accelerates the hardening and prevents shrinkage after the treatment. Additionally, an increase in strength can be achieved. Aim of this study was the optimisation of the thermal Treatment conditions of UHPC for very different Treatment methods; heat Treatment at 90 °C for unprotected and sealed samples, hot water bath at 90 °C and hydrothermal Treatment at 185 °C/1.1 MPa. The pre-storage time and the dwell time were systematically varied for each method to gain a higher strength. The compressive strength depends on the manner of Treatment at which higher water accessibility leads to higher strengths. The Phase composition changes considerably with different Treatment tempereatures. Finally, it can activate unhydrated binder components forming additional C-S-H, leading to higher strength. T2 - International Symposium on Ultra-High Perfomance Fibre-Reinforced Concrete UHPFRC 2017 CY - Montpellier, France DA - 02.10.2017 KW - Building Materials KW - Ultra-High Performance Concrete (UHPC) KW - Heat treatment KW - Autoclaving KW - X-ray diffraction (XRD) PY - 2017 AN - OPUS4-42570 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Giebson, C. A1 - Voland, K. A1 - Ludwig, H.-M. A1 - Meng, Birgit T1 - Alkali-silica reaction performance testing of concrete considering external alkalis and preexisting microcrack N2 - In concrete elements, simultaneously subjected to cyclic loadings and external alkalis, the risk for damage caused by or under participation of an alkali-silica reaction (ASR) is particularly high. This is of particular concern for concrete pavements due to the increasing heavy vehicle traffic and the application of sodium chloride (NaCl) de-icer during winter. Since 2004, the climate simulation concrete prism test (CS-CPT) has been used successfully to evaluate job mixtures for pavements by considering the impact of alkali-containing de-icers. However, the role of mechanical predamage on ASR is largely unclear. In a joint research project, the CS-CPT has been used to investigate the influence of preexisting microcracks on ASR. It was evident that an ASR initiated earlier in the predamaged concrete prisms due to the more rapid ingress of NaCl solution through the microcracks. KW - Alkali-silica reaction KW - Climate simulation concrete prism test KW - External alkalis KW - Laser-induced breakdown spectroscopy KW - Microcracks KW - Pavement concrete PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1002/suco.201600173 SN - 1464-4177 SN - 1751-7648 VL - 18 IS - 4 SP - 528 EP - 538 PB - Ernst & Sohn AN - OPUS4-42574 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Selleng, Christian A1 - Simon, Sebastian A1 - Fontana, Patrick A1 - Meng, Birgit T1 - Possibilities for improving the properties of UHPC by means of thermal treatment N2 - A further improvement of the excellent properties of UHPC can be realized with thermal Treatment. Like for normal concrete, it accelerates the hardening and prevents shrinkage after the treatment. Additionally, an increase in strength can be achieved. Aim of this study was the optimisation of the thermal Treatment conditions of UHPC for very different Treatment methods; heat Treatment at 90 °C for unprotected and sealed samples, hot water bath at 90 °C and hydrothermal Treatment at 185 °C/1.1 MPa. The pre-storage time and the dwell time were systematically varied for each method to gain a higher strength. The compressive strength depends on the manner of Treatment at which higher water accessibility leads to higher strengths. The Phase composition changes considerably with different Treatment tempereatures. Finally, it can activate unhydrated binder components forming additional C-S-H, leading to higher strength. T2 - International Symposium on Ultra-High Performance Fibre-Reinforced Concrete UHPFRC 2017 CY - Montpellier, France DA - 02.10.2017 KW - Building Materials KW - Ultra-High Performance Concrete (UHPC) KW - heat treatment KW - autoclaving KW - X-ray diffraction (XRD) PY - 2017 SN - 978-2-35158-166-7 VL - PRO 106 SP - 83 EP - 92 PB - RILEM Publications SARL CY - Paris, France AN - OPUS4-42569 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 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) 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 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 - JOUR A1 - Wiedmann, A. A1 - Weise, Frank A1 - Kotan, E. A1 - Müller, H. S. A1 - Meng, Birgit T1 - Effects of fatigue loading and alkali-silica reaction on the mechanical behaviour of pavement concrete N2 - The primary aim of this paper is to analyze the impact of mechanical pre-damage and alkali–silica reaction (ASR) on the fracture mechanical properties of pavement concrete. For this purpose, a four point bending test was applied to large format beams to produce a defined level of cyclic pre-damage. The fatigue-induced concrete degradation process was simultaneously recorded using a testing procedure specifically developed for the purpose. In addition, fatigue-induced cracks on extracted drilling cores were spatially visualized and quantified using micro X-ray 3D-computed tomography (3D-CT). The storage of the small-format test specimens, with and without cyclic pre-damage, in an ASR-conducive environment showed that pre-damage leads to an increase in ASR damage processes. Subsequent structural mechanical investigations on small format specimens with and without pre-damage show that fatigue loading and ASR significantly influence fracture mechanical parameters of the concrete. KW - Acoustic emissions analysis KW - Alkali-silica reaction KW - Concrete pavement KW - Fatigue loading KW - Fracture energy KW - Monitoring of damage KW - Tensile strength KW - Ultrasonic velocity PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1002/suco.201600179 SN - 1751-7648 SN - 1464-4177 VL - 18 IS - 4 SP - 539 EP - 549 PB - Ernst & Sohn AN - OPUS4-41007 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 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 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 -