TY - JOUR A1 - Zhang, Kun A1 - Lin, Chang A1 - Pan, Lisha T1 - Effect of sisal fibers on the rheology of cement paste plasticized by polycarboxylate superplasticizer N2 - Sisal fibers (SF) and polycarboxylate superplasticizers (PCE) contribute to the sustainable development of cementitious materials by improving and optimizing their hardening properties. In this study, the impact of SF and PCE on the workability of cement pastes was investigated. The workability was evaluated through spreading diameter, yield stress, and plastic viscosity measurements, and the adsorption behavior of PCE was analyzed. The results showed that the introduction of SF had a negative effect on the workability of PCE plasticized cement pastes, reducing flowability and increasing yield stress and plastic viscosity, regardless of aspect ratio or dosage. A contact angle tester and a scanning electron microscope (SEM) were employed to examine the surface properties of SF. The mechanism behind this interaction of cement-PCE-SF was explored and found to be due to the rough surface of SF, which increased the consumption of PCE, and the formation of hydrogen bonds between PCE and SF. Additionally, PCE modified the interfacial structure between SF and the cement matrix, strengthening the relationship between the different phases. These findings provide new insights into the modification of fiber-reinforced cementitious materials. KW - Cement paste KW - Polycarboxylate KW - Flowability KW - Rheological KW - Sisal fiber (SF) KW - Adsorption PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1061/jmcee7.mteng-16789 SN - 0899-1561 VL - 36 IS - 3 SP - 1 EP - 12 PB - American Society of Civil Engineers (ASCE) CY - Reston, VA AN - OPUS4-62893 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schnell, A. A1 - Rübner, Katrin A1 - Seher, Julia A1 - Müller, A. A1 - Liebezeit, S. A1 - Fenner, J. A1 - Martin, F. A1 - Pniok, N. T1 - REALight ‐ Leichtgranulate und REA‐Gips aus feinkörnigen sulfatbelasteten Bau‐ und Abbruchabfällen N2 - Ziel des Projekts REALight ist die Entwicklung einer Referenzanlage zur Herstellung von Leichtgranulaten (leichte Gesteinskörnungen) aus Bau‐ und Abbruchabfällen und zur Gipsrückgewinnung. Als Rohstoffe werden bisher ungenutzte oder auf niedrigem Niveau eingesetzte Bau‐ und Abbruchabfälle und industrielle Nebenprodukte verwendet. Als Produkte werden leichte Gesteinskörnungen hergestellt. Die Sulfatabtrennung durch eine thermische Zersetzung bildet die Grundlage für die zusätzliche Gewinnung von Rauchgasentschwefelungs‐Gips (REA‐Gips). Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Bauen und Mineralische Stoffkreisläufe (ReMin)” gefördert. ReMin ist eine Maßnahme zur Umsetzung des BMBF‐Forschungskonzepts „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft” als Teil der BMBF Strategie „Forschung für nachhaltige Entwicklung – FONA”. Ziel der Förderung ist es, den Ausbau der Kreislaufwirtschaft voranzutreiben. Im Mittelpunkt steht dabei die Bauwirtschaft mit ihrer hohen Nachfrage nach Rohstoffen und gleichzeitig großen Mengen an anfallenden mineralischen Abfällen. Am Projekt REALight sind 12 Partner aus verschiedenen Bereichen der Baustoffherstellung und ‐anwendung, Abfallaufbereitung, Verfahrenstechnik sowie Forschung und Entwicklung beteiligt. T2 - 21. Internationale Baustofftagung (ibausil) CY - Weimar, Germany DA - 13.09.2023 KW - Baustoffrecycling KW - Leichtgranulate KW - Gips KW - Leichte Gesteinskörnungen KW - Drehrohrofen KW - Recycling KW - Mauerwerkbruch KW - Infraleichtbeton PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-591708 DO - https://doi.org/10.1002/cepa.2840 SN - 2509-7075 VL - 6 IS - 6 SP - 530 EP - 536 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-59170 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Seher, Julia A1 - Rübner, Katrin A1 - Schnell, A. A1 - Hahn, A. A1 - Bruch, I. A1 - Alewell, U. A1 - Vöge, M. A1 - Shafiei, K. A1 - Schumann, G. ED - Pfaff, G. ED - Mertzsch, N. ED - Jeremias, E.-P. T1 - Hydrothermalgranulate – Eine Verwertungsmöglichkeit für Mauerwerkbruch N2 - Im Jahr 2020 fielen in Deutschland rund 220 Millionen Tonnen mineralische Bau- und Abbruchabfälle an, die als Sekundärrohstoffquelle genutzt werden können. Trotz hoher Recyclingquoten wird ein Teil der mineralischen Bau- und Abbruchabfälle immer noch deponiert oder in Anwendungen mit geringen Qualitätsanforderungen eingesetzt, da ein effektives Recycling dieser heterogenen Abfälle recht kompliziert ist. Bauschutt ist ein heterogener, SiO2-reicher Sekundärrohstoff, der sich aus einem Gemisch verschiedener abgebrochener Baumaterialien wie Ziegel, Betonfertigteile, Leichtbeton, Porenbeton, Kalksandsteine, Natursteine, Gips und Mörtel zusammensetzt. Die genaue Zusammensetzung hängt von der Abbruchstelle, der Vorsortierung und der Wiederaufbereitung in der Recyclinganlage ab. Eine direkte Wiederverwendung als rezyklierte Gesteinskörnung ist aufgrund der uneinheitlichen Zusammensetzung und des bis zu 50 %igen Feinanteils nach der mechanischen Aufbereitung nicht zulässig. Eine Möglichkeit, Mauerwerksschutt effektiv zu recyceln, ist die rohstoffliche Verwertung über ein chemisch-hydrothermales Umwandlungsverfahren, das poröse Granulate erzeugt. Durch die Porenstruktur dieser hydrothermal gehärteten Granulate ergeben sich Anwendungsmöglichkeiten als Filter- oder Wasserspeichermaterial, die über den Bausektor hinausgehen. Diese neuartigen Granulate können leichte Gesteinskörnungen natürlichen Ursprungs (z. B. Lavasand, Bimsstein) oder Körner aus natürlichen Rohstoffen (z. B. Blähton) ersetzen. Die neue Recyclingstrategie spart natürliche Ressourcen. Im Vergleich zur Herstellung von Blähton ist der Energieverbrauch wesentlich geringer. Ziel des Verbundprojektes HYTEGRA war die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von leichten Gesteinskörnungen aus SiO2- und CaO-reichen Sekundärrohstoffen. Als Rohstoffe wurden Mauerwerksschutt als SiO2-Quelle und Papierasche aus der energetischen Verwertung von Reststoffen der Altpapierverwertung als CaO-Quelle eingesetzt. Der komplette Prozess von der mechanisch-physikalischen Aufbereitung über die Bildung des Grüngranulats bis zur hydrothermalen Härtung wurde entwickelt und im Labormaßstab getestet. Die Anwendungen des hydrothermal gehärteten Granulats als Wasserspeichermaterial für die innere Nachbehandlung von hochfestem Beton, Pflanzensubstrat und Filtermaterial in Bodenfiltern zur Abwasserreinigung wurden untersucht. Der Beitrag gibt einen Überblick über die wichtigsten Ergebnisse des erfolgreich abgeschlossenen Verbundforschungsprojekts HYTEGRA. T2 - Kolloquium des Arbeitskreises “Energie, Mensch und Zivilisation” - Die Energiewende 2.0 Im Fokus: Die Stoffwirtschaft CY - Potsdam, Germany DA - 09.06.2023 KW - Rohstoffliches Recycling KW - Mauerwerkbruch KW - Papierasche KW - leichte Gesteinskörnung KW - poröse Granulate KW - hydrothermale Behandlung PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-593445 UR - https://leibnizsozietaet.de/wp-content/uploads/2023/12/01_SB158-0.pdf SN - 978-3-86464-252-4 DO - https://doi.org/10.53201/SITZUNGSBERICHTE158 SN - 0947-5850 VL - 158 SP - 79 EP - 94 PB - trafo Wissenschaftsverlag CY - Berlin AN - OPUS4-59344 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vogler, Nico A1 - Drabetzki, Philipp A1 - Lindemann, Mathias A1 - Kühne, Hans-Carsten T1 - Description of the concrete carbonation process with adjusted depth resolved thermogravimetric analysis N2 - The thermal gravimetric analysis (TG) is a common method for the examination of the carbonation progress of cement-based materials. Unfortunately, the thermal properties of some components complicate the evaluation of TG results. Various hydrate phases, like ettringite (AFt), C-S-H and AFm decompose almost simultaneously in the temperature range up to 200 °C. Additionally, physical bound water is released in the same temperature range. In the temperature range between 450 °C and 600 °C the decomposition of calcium hydroxide and amorphous or weakly bound carbonates takes place simultaneously. Carbonates, like calcite, from limestone powder or other additives may be already contained in the noncarbonated sample material. For this research an attempt was made to minimise the influence of these effects. Therefore, differential curves from DTG-results of non-carbonated areas and areas with various states of carbonation of the same sample material were calculated and evaluated. Concretes based on three different types of cement were produced and stored under accelerated carbonation conditions (1 % CO2 in air). The required sample material was obtained by cutting slices from various depth of previously CO2-treated specimen and subsequent grinding. During the sample preparation, a special attention was paid that no additional carbonation processes took place. As reference method for the determination of the carbonation depth the sprayed application of phenolphthalein solution was carried out. Microscopic analysis where examined to confirm the assumptions made previously. Furthermore, the observed effect of encapsulation of calcium hydroxide by carbonates caused by the accelerated carbonation conditions was examined more closely. KW - Microscopy KW - Accelerated carbonation KW - Carbonation behaviour KW - Concrete KW - Thermal Analysis PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-530571 DO - https://doi.org/10.1007/s10973-021-10966-1 VL - 147 IS - 11 SP - 1 EP - 14 PB - Springer AN - OPUS4-53057 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hüsken, Götz A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Hofmann, Detlef A1 - Basedau, Frank A1 - Gründer, Klaus-Peter A1 - Kadoke, Daniel T1 - The load-bearing behaviour of a reinforced concrete beam investigated by optical measuring techniques N2 - Bending beams and slabs are typical examples for structural elements used for reinforced concrete structures such as bridge girders, T-beams and bridge decks. Their strength related failure modes at maximum loading can be divided into bending and shear failure. The failure of beams loaded in bending can occur with or without indication. Therefore, conventional design concepts aim on failure modes with sufficient indication (e.g. large deflections or cracks), as it occurs in the case of secondary flexural compression failure. These indicating factors can also be used for Structural Health Monitoring (SHM) of civil infrastructure systems (e.g. bridges) to identify structural changes. In this context, non-destructive testing (NDT) methods offer different techniques for measuring deflections or crack formation and opening. However, profound knowledge on the determining failure modes of bending beams and their detection by NDT methods is required for the reliable application of SHM. Different NDT methods have been used in this study for analysing the load-bearing behaviour of a reinforced concrete beam in bending. The different measuring techniques are briefly described and their applicability is discussed by means of experimental results. For this purpose, the load-bearing behaviour of a reinforced concrete beam having a span of 2.75 m was investigated in a four-point bending flexural test at laboratory scale. The focus is on the characterization of determining failure modes by optical NDT and the comparison with classical measuring techniques (e.g. deformation measurements by displacement transducers). The bending beam was equipped with two single-mode (SM) sensor fibres. One fibre served as Distributed Optical Fibre Sensor (DOFS), whereas the other fibre contained Fibre Bragg Grating (FBG) sensors. In addition, optical deformation measurements using Digital Image Correlation (DIC) and Stereophotogrammetry (SP) were conducted. KW - Concrete beam KW - Bending KW - Digital image correlation KW - Stereophotogrammetry KW - Distributed fibre optic sensor KW - Fibre bragg grating PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-524762 DO - https://doi.org/10.1617/s11527-021-01699-6 VL - 54 IS - 3 SP - Article 102 PB - Springer AN - OPUS4-52476 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rübner, Katrin ED - Rogge, Andreas ED - Meng, Birgit T1 - Vom Bauschutt zur leichten Gesteinskörnung N2 - Leichte Gesteinskörnungen können ressourcenschonend aus heterogenen und feinkörnigen Bau- und Abbruchabfällen in einem mehrstufigen Prozess durch thermische oder hydrothermale Stoffumwandlung hergestellt werden. Ihre Anwendung erfolgt in Leichtbetonen und Leichtmörteln, als Schüttung im Garten und Landschaftsbau oder auch als Filter- und Speichermaterial. In zahlreichen Forschungsprojekten wurden die Herstellungsprozesse entwickelt, die Materialeigenschaften optimiert und unterschiedliche Applikationen untersucht. In diesem Beitrag wird zusammenfassend über dieser Forschungsarbeiten berichtet. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Bauschutt KW - Gesteinskörnung PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-613105 SN - 978-3-9818564-7-7 SP - 70 EP - 77 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-61310 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hüsken, Götz A1 - Jeyifous, Olubunmi Anthony A1 - Schönsee, Eric A1 - Strangfeld, Christoph ED - Rogge, Andreas ED - Meng, Birgit T1 - Beitrag zur Beurteilung der Wiederholbarkeit additiv gedruckter Betonbauteile N2 - Die additive Fertigung von Betonbauteilen, auch bekannt als 3D-Betondruck, ist eine Technologie, die im letzten Jahrzehnt aufgrund ihrer finanziellen und ökologischen Vorteile als nachhaltige Fertigungstechnologie viel Aufmerksamkeit erhalten hat. Obwohl die Vorteile der additiven Fertigung bereits durch zahlreiche Forschungs- und Demonstrationsprojekte gezeigt wurden, ist die Qualitätskontrolle während des Druckens äußerst anspruchsvoll und wird auch aufgrund fehlender harmonisierter Normen kaum angewendet. Aufgrund des kontinuierlichen Mischprozesses beim 3D-Betondruck ist es unmöglich Schwankungen des Trockenmörtels oder des Wassergehalts auszuschließen. Daher ist eine einzelne Stichprobe nicht mehr repräsentativ für das gesamte Bauteil und ein während des Druckens in einer Schicht auftretender Fehler kann die Integrität der gesamten Struktur beeinträchtigen. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse eines als Fachwerkstruktur konzipierten Bogens, der unter vergleichbaren Randbedingungen mehrmals mit einem 3D-Betonextrusionsdrucker gedruckt wurde, vorgestellt. Jeder Bogen wurde auf seine mechanische Festigkeit und sein Tragverhalten geprüft. Die Ergebnisse der mechanischen Prüfungen der gedruckten Bögen werden mit Materialdaten aus klassischen Materialprüfungen verglichen und hinsichtlich ihrer statistischen Signifikanz diskutiert. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Additiv gedrucktes Betonbauteil KW - Beurteilung KW - Wiederholbarkeit PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-613043 SN - 978-3-9818564-7-7 SP - 126 EP - 131 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-61304 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schönsee, Eric A1 - Jeyifous, Olubunmi Anthony A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Hüsken, Götz T1 - Investigations on multi-sensor data for monitoring volume flow during the printing process N2 - Extrusion based 3D concrete printing (3DCP) is a growing technology because of its high potential for automating construction and the new possibilities of design. In conventional construction methods, a sample is taken to be representative for one material batch. However, in 3DCP continuous mixing is used which results in variations during the mixing process. Therefore, one sample is not representative for the entire structure. This leads to the necessity of continuous and real-time process monitoring. This study focuses on the variations of pressure and temperature which are caused by changes in the material due to the ongoing mixing process. Changes in material, which is transported downstream, are influencing sensor signals in different positions with a time delay. In the following, the data is analysed to investigate if the changing material and the so caused change in pressure can be used to calculate volume flow. T2 - Digital Concrete 2024 CY - Munich, Germany DA - 04.09.2024 KW - Additive manufacturing KW - In-line Monitoring KW - Volume Flow KW - Process Control PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:084-2024081513042 DO - https://doi.org/10.24355/dbbs.084-202408151304-0 SP - 1 EP - 3 AN - OPUS4-61001 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 - JOUR A1 - Sigrüner, M. A1 - Hüsken, Götz A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Herz, J. A1 - Muscat, D. A1 - Strübbe, N. T1 - Pull-out behavior of polymer fibers in concrete N2 - The bond between polymer fibers and the surrounding cementitious matrix is essential for the development of concrete reinforcement. The single fiber pull-out test (SFPT) is the standard characterization technique for testing the bond strength. However, the different phases of debonding cannot be distinguished by the SFPT. This study investigates the debonding of different polymer fibers from the surrounding cementitious matrix with a modified SFPT and proposes methods to change the SFPT setup to generate more valuable information on the debonding mechanism. The SFPT was equipped with linear variable differential transformers (LVDT), digital image correlation (DIC) and acoustic emission (AE) analysis. The results demonstrate that the modified SFPT allows a better understanding of the different phases of debonding during fiber pull-out. Furthermore, bond strength values calculated by different methods reveal that the chemical bond of the investigated polymers is not different as reported by previous studies. Deformation measurements performed using LVDTs and DIC are suitable measuring techniques to characterize the debonding mechanism in SFPT. A correlation between recorded AE and debonding phases was not found. KW - Polymer Fibres KW - Concrete KW - Pull-Out Behaviour KW - Debonding Mechanism PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-582918 DO - https://doi.org/10.1002/pol.20230264 SN - 2642-4169 SP - 1 EP - 13 PB - Wiley Periodicals, LLC. AN - OPUS4-58291 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Agasty, Amit A1 - Hering, Marcus T1 - Eine Machbarkeitsstudie zur Skalierung von Sprengversuchen an Stahlbetonbauteilen N2 - Sprengversuche sind erforderlich, um Explosionsereignisse auf Grund von Unfällen oder Anschlägen zu untersuchen und um das Schutzniveau für Menschen und Anlagen in kritischen Infrastrukturen zu bewerten. Die Durchführung von Feldversuchen in großem Maßstab für komplexe Szenarien ist sehr ressourcenintensiv. Verlässliche Experimente im kleinen Maßstab sind eine vielversprechende Alternative. Die Skalierungsgesetze für die Bemessung von Stahlbetonkonstruktionen unter Explosionsbelastung sind jedoch nicht hinreichend etabliert. Die Forschungsarbeit fokussiert sich auf Stahlbetonstrukturen, die für die Standardisierung von skalierten Sprengversuchen in Frage kommen. Im Rahmen der Machbarkeitsstudie wurden auf dem TTS-Gelände Sprengversuche an Probekörpern unterschiedlicher Größe durchgeführt. Dabei wurden verschiedene horizontal gelagerte Stahlbetonplatten getestet und unterschiedlichen Explosionsbelastungen ausgesetzt. Die Sprengversuche umfassten verschiedene Messtechniken zur Quantifizierung der Explosionslast sowie des Verhaltens der Stahlbetonplatten. Die Explosionslast wurde mit bündig eingebauten piezoelektrischen Druckmessern gemessen, während Beschleunigungssensoren und flächig applizierte verteilte faseroptische Sensorik verwendet wurden, um das dynamische Verhalten der Platte unter Explosionsbelastung zu charakterisieren. Darüber hinaus wurden Schädigungsmerkmale ebenfalls mit verteilter faseroptischer Sensorik ermittelt. Die Anwendung solcher Messtechniken sowie die Nutzung verschiedener numerischer Softwaretools bieten die Möglichkeit die Skalierungsgesetze zu verifizieren bzw. anzupassen. T2 - BBK - Fachkongress Forschung für den Bevölkerungsschutz 2025 CY - Bonn, Germany DA - 05.02.2025 KW - Sprengversuch KW - Skalierung KW - Faseroptik PY - 2025 AN - OPUS4-62509 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -