TY - JOUR A1 - Wiehle, Philipp A1 - Simon, Sebastian A1 - Baier, J. A1 - Dennin, L. ED - Forde, M. T1 - Influence of relative humidity on the strength and stiffness of unstabilised earth blocks and earth masonry mortar N2 - Aim of this study is to provide information about moisture dependent material behaviour of unstabilised loadbearing earth blocks and mortars. Compressive strength and Young’s modulus were investigated after conditioning in varying relative humidity reaching from 40 % up to 95 %. The material composition and physical properties were investigated to understand the influence of relative humidity onto the mechanical properties. A normalisation of strength and stiffness by the values obtained at 23 ◦C and 50 % relative humidity reveals a linear dependence of compressive strength and Young’s modulus that is regardless of the material composition. Thus, it is possible to describe the influence of relative humidity onto the load-bearing behaviour of unstabilised earth masonry materials in a generally valid formulation. KW - Earth block masonry KW - Load-bearing behaviour KW - Compressive strength KW - Moisture content KW - Sorption isotherm PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.128026 SN - 0950-0618 VL - 342 IS - Part A SP - 1 EP - 15 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-54949 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - von Werder, Julia A1 - Simon, Sebastian A1 - Gardei, André A1 - Fontana, P. A1 - Meng, Birgit T1 - Thermal and hydrothermal treatment of UHPC: influence of the process parameters on the phase composition of ultra-high performance concrete N2 - Several studies show that thermal and hydrothermal treatment can further improve the excellent properties of UHPC in terms of mechanical strength and durability. While for the thermal treatment the increase in strength is attributed to an intensified pozzolanic and hydraulic reaction, for the hydrothermal treatment previous studies accredited it mostly to the formation of tobermorite. In the presented study thermal and hydrothermal treatment of UHPC samples was systematically varied and the phase formation analysed related to the strength development of a reference sample cured for 28 days in water. For the thermal treatment the results show that the strength increase depends on the protection against desiccation and can be ascribed to an improved pozzolanic reaction of the siliceous fillers. To achieve a significant enhancement of strength, a pre-storage time of few days and a long dwell time at elevated temperature/pressure are required. For the hydrothermal treatment already heating the specimens up to 185 °C in saturated steam followed by an immediate cooling leads to a substantial increase in compressive strength. Pre-storage time did not affect the result as far as a minimum of several hours is guaranteed. The improved performance is due to an increase in the pozzolanic and hydraulic reaction. Surprisingly, tobermorite was only found within a very thin layer at the surface of the sample, but not in the bulk. Sulphate and aluminium stemming from the decomposition of the ettringite are bound in the newly formed phases hydroxylellestadite and hydrogarnet. KW - UHPC KW - Thermal treatment KW - Hydrothermal treatment KW - Compressive strength KW - Phase development KW - Durability KW - Tobermorite KW - Hydroxylellestadite KW - Hydrogarnet PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-523402 DO - https://doi.org/10.1617/s11527-021-01633-w SN - 1871-6873 SN - 1359-5997 VL - 54 IS - 1 SP - Article 44 PB - Springer Nature AN - OPUS4-52340 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 - 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 - 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 - Simon, Sebastian T1 - Einfluss der Wärmebehandlung 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-Phasen KW - Tobermorit KW - Ettringit KW - Hydroxyellestadit KW - Hydrogranat PY - 2018 AN - OPUS4-46181 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Simon, Sebastian A1 - Selleng, C. A1 - Meng, Birgit T1 - Prompt phase analyses of ultrahigh-performance concrete 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 - Simon, Sebastian A1 - Meng, Birgit A1 - Selleng, Christian T1 - A new sample holder for fast xrd investigation on UHPC N2 - A new sample holder is described in this poster. It was developed in BAM for fast XRD investigation on UHPC (ultra high performance concrete). Results measuring solid, i.e. not pulverized, samples are shown. T2 - GeoBerlin 2015 CY - Berlin, Germany DA - 04.10.2015 KW - Building Materials KW - UHPC KW - X-ray diffractometry PY - 2015 AN - OPUS4-36949 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - von Werder, Julia A1 - Manninger, Tanja A1 - Maier, Bärbel A1 - Fladt, Matthias A1 - Simon, Sebastian A1 - Gardei, Andre A1 - Höhnel, Desirée A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Meng, Birgit T1 - A multiscale and multimethod approach to assess and mitigate concrete damage due to alkali-silica reaction N2 - Alkali-silica reaction (ASR) is a chemical reaction within concrete which can lead over time to cracking and spalling. Due to the complexity of the problem, it still causes damage to concrete constructions worldwide. The publication aims to illustrate the interdisciplinary research of the German Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) within the last 20 years, considering all aspects of ASR topics from the macro to the micro level. First, methods for characterization and assessment of ASR risks and reaction products used at BAM are explained and classified in the international context. Subsequently the added value of the research approach by combining different, preferably nondestructive, methods across all scales is explained using specific examples from a variety of research projects. Aspects covered range from the development of new test-setups to assess aggregate reactivity, to analysis of microstructure and reaction products using microscopical, spectroscopical and X-ray methods, to the development of a testing methodology for existing concrete pavements including in-depth analysis of the visual damage indicator and the de-icing salt input using innovative testing techniques. Finally, research regarding a novel avoidance strategy that makes use of internal hydrophobization of the concrete mix is presented. KW - Mitigation strategies KW - Concrete KW - Damage analysis KW - Alkali silica reaction KW - Road pavement KW - Accelerated testing KW - Non-destructive testing KW - Microstructure PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:101:1-2022052515100075090235 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202101346 SN - 1527-2648 VL - 24 IS - 6 SP - 1 EP - 36 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-54951 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - von Werder, Julia A1 - Simon, Sebastian A1 - Meng, Birgit T1 - Internal sulfate resistance of concrete N2 - If the amount of sulfate within the mix design for concrete is not balanced, ettringite formation which first controls solidification continues while the concrete is hardening. Ettringite forms by reaction of sulfate contained in the cement or in some admixture with calcium aluminate (C3A) as cement component. The “late primary ettringite formation” promotes an increase in volume within the hardened concrete leading to cracks. To analyze the effect of substituting part of ordinary Portland cement (OPC) by a treated brown coal fly ash mortar bars were tested according to ASTM C452. This test method was originally developed to extrapolate from the internal to external sulfate attack and is based on the idea that by testing a concrete mixture containing sulfate the process of deterioration is accelerated because it does not have to diffuse into the concrete before reaction first. In addition to the samples prescribed in ASTM C452 further samples in the size of the German SVA procedure were tested also designed for accessing the external sulfate resistance. The results show that while the replacement of 25 % of cement by brown coal fly ash leads to length changes around the limit defined by ASTM, the substitution of 50 % cement exceeded the limit by a multiple. The progress of expansion is the very similar for the two geometries tested. In-situ XRD measurements confirmed that while for pastes made of OPC the formation of ettringite is completed after 20 hours, this is not true for the mixtures containing the brown coal fly ash. In a different study the effect of hydrothermal treatment on the phase composition of ultra-high-performance concrete was analyzed. The results show that the sulfate and aluminate resulting from the decomposition of ettringite are bound into new phases. If this binding is permanent this might allow the larger use of sulfate bearing raw materials. T2 - EuroCoalAsh 2021 Conference CY - Online meeting DA - 02.11.2021 KW - Brown coal fly ash KW - Ettringite KW - Internal sulfate resistance KW - Test methods KW - In-situ XRD KW - Hydrothermal treatment PY - 2021 SP - 131 EP - 137 CY - Thessaloniki AN - OPUS4-54133 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Curoșu, Iurie A1 - Balzani, Daniel A1 - Freitag, Steffen A1 - Neu, Gerrit Emanuel A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Simon, Sven A1 - Weber, Sebastian T1 - Methoden zur Bewertung abgebauter Stahlbetonelemente für deren Wiederverwendung N2 - Ziel des neu eingerichteten SFB 1683 „Interaktionsmethoden zur modularen Wiederverwendung von Bestandstragwerken“ ist es, die Wiederverwendung von Betonbauteilen auf strukturellem Niveau zu erforschen und dazu grundlagenwissenschaftliche Methoden zu entwickeln. Es wird die Idee verfolgt, Bestandstragwerke planmäßig im Rückbau zu Modulen zu dekonstruieren, statt diese unkontrolliert abzubrechen. Hierfür müssen die Module in ihren Eigenschaften charakterisiert, aufgearbeitet, ggf. instand gesetzt oder verstärkt und baukastenartig zu neuen Tragwerken zusammengefügt werden. Die gesamte Prozesskette wird über die geplante Laufzeit des SFBs auf der Ebene der Teilprojekte (TP), Projektgruppen und Interaktionsketten (IK) systematisch und kollaborativ erforscht. Die in diesem Aufsatz präsentierte IK „Beherrschung der Unschärfe“ fokussiert sich auf die Entwicklung und Erprobung von experimentellen, numerischen und datengetriebenen Methoden und Strategien für eine umfassende, aber dennoch schnelle und zerstörungsfreie Charakterisierung der abgebauten Elemente. Auf dieser Basis werden Dauerhaftigkeits‐ und Tragfähigkeitsmodelle entwickelt, die die Prognose der Restnutzungsdauer unter verschiedenen Einwirkungen zuverlässig und unter Berücksichtigung der multiplen Unschärfen ermöglichen. Dieser Aufsatz stellt die Ziele, die Interaktionen sowie die Methoden der beteiligten TP zusammenfassend vor. KW - Stahlbeton KW - Wiedernutzung KW - Bewertung KW - Zerstörungsfreie Prüfung PY - 2025 DO - https://doi.org/10.1002/bate.70002 SN - 0932-8351 VL - 102 IS - 8 SP - 483 EP - 492 PB - Ernst & Sohn GmbH AN - OPUS4-64016 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -