TY - JOUR A1 - Rabe, Sebastian A1 - Chuenban, Yuttapong A1 - Schartel, Bernhard T1 - Exploring the Modes of Action of Phosphorus-Based Flame Retardants in Polymeric Systems N2 - Phosphorus-based flame retardants were incorporated into different, easily preparable matrices, such as polymeric thermoset resins and paraffin as a proposed model for polyolefins and investigated for their flame retardancy performance. The favored mode of action of each flame retardant was identified in each respective system and at each respective concentration. Thermogravimetric analysis was used in combination with infrared spectroscopy of the evolved gas to determine the pyrolysis behavior, residue formation and the release of phosphorus species. Forced flaming tests in the cone calorimeter provided insight into burning behavior and macroscopic residue effects. The results were put into relation to the phosphorus content to reveal correlations between phosphorus concentration in the gas phase and flame inhibition performance, as well as phosphorus concentration in the residue and condensed phase activity. Total heat evolved (fire load) and peak heat release rate were calculated based on changes in the effective heat of combustion and residue, and then compared with the measured values to address the modes of action of the flame retardants quantitatively. The quantification of flame inhibition, charring, and the protective layer effect measure the non-linear flame retardancy effects as functions of the phosphorus concentration. Overall, this screening approach using easily preparable polymer systems provides great insight into the effect of phosphorus in different flame retarded polymers, with regard to polymer structure, phosphorus concentration, and phosphorus species. KW - Flame retardants KW - Flame inhibition KW - Cone calorimeter KW - Aluminum diethyl phosphinate KW - Polyester KW - PMMA KW - Epoxy resin KW - Red phosphorus KW - BDP PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-402731 DO - https://doi.org/10.3390/ma10050455 SN - 1996-1944 VL - 10 IS - 5 SP - 455, 1 EP - 455, 23 PB - MDPI AN - OPUS4-40273 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Matzen, Melissa A1 - Kandola, B. A1 - Huth, Christian A1 - Schartel, Bernhard T1 - Influence of flame retardants on the melt dripping behaviour of thermoplastic polymers N2 - Melt flow and dripping of the pyrolysing polymer melt can be both a benefit and a detriment during a fire. In several small-scale fire tests addressing the ignition of a defined specimen with a small ignition source, well-adjusted melt flow and dripping are usually beneficial to pass the test. The presence of flame retardants often changes the melt viscosity crucially. The influence of certain flame retardants on the dripping behaviour of four commercial polymers, poly(butylene terephthalate) (PBT), polypropylene (PP), polypropylene modified with ethylene-propylene rubber (PP-EP) and polyamide 6 (PA 6), is analysed based on an experimental monitoring of the mass loss due to melt dripping, drop size and drop temperature as a function of the furnace temperature applied to a rod-shaped specimen. Investigating the thermal transition (DSC), thermal and thermo-oxidative decomposition, as well as the viscosity of the polymer and collected drops completes the investigation. Different mechanisms of the flame retardants are associated with their influence on the dripping behaviour in the UL 94 test. Reduction in decomposition temperature and changed viscosity play a major role. A flow limit in flame-retarded PBT, enhanced decomposition of flame-retarded PP and PP-EP and the promotion of dripping in PA 6 are the salient features discussed. KW - Fire retardant KW - Viscosity KW - Melt dripping KW - Reaction-to-small-flame KW - UL 94 PY - 2015 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-338941 DO - https://doi.org/10.3390/ma8095267 SN - 1996-1944 VL - 8 IS - 9 SP - 5621 EP - 5646 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-33894 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Zhang, Lei T1 - Microstructure-property relationship in microalloyed high-strength steel welds N2 - Hochfeste Stähle sind bevorzugte Werkstoffe für die Herstellung von sicheren und zuverlässigen Strukturen in der Industrie. Dabei ist das Schmelzschweißen die Hauptverbindungstechnologie für diese Werkstoffgruppe. Während der Entwicklung der hochfesten niedriglegierten (engl. HSLA) Stähle wurden in der Vergangenheit unterschiedliche Legierungskonzepte mit fortgeschrittenen Herstellungstechniken kombiniert und umfassend untersucht. Jedoch befassten sich nur wenige Studien damit, wie die unterschiedliche Zusammensetzung der Legierungen die Eigenschaften der hochfesten Schweißverbindungen dieser Stähle beeinflussen, selbst im Fall begrenzter Gehalte von Mikrolegierungselementen. In der Schweißpraxis dieser hochfesten Stähle sind die Herausforderungen an die sich ausbildenden Mikrostruktur und den resultierenden mechanischen Eigenschaften von sehr großem Interesse. Diesbezüglich liegt der Hauptfokus des Interesses beim Einfluss der Mikrolegierungselemente auf die Phasenumwandlung sowie die resultierende Performance der Schweißverbindung selbst. Geringes Erweichen (Softening) der Wärmeeinflusszone (WEZ) sowie ein begrenztes Austenitkörner-Wachstum sind dabei erwünschte Eigenschaften der Schweißnaht, jedoch liegt das Hauptaugenmerk auf der Sicherstellung hervorragender Zähigkeits- und Zugeigenschaften. Zum Erreichen dieses Zieles werden Mikrolegierungselemente wie Ti, Nb oder V bewusst zu diesen modernen hochfesten Stählen zulegiert. Der Fokus der vorliegenden Arbeit ist das Verständnis, wie die mechanischen Eigenschaften der Verbindungen dieser HSLA-Stähle von Unterschieden in den jeweiligen Legierungskonzepten abhängen, die durch moderne Schweißprozesse gefügt werden. Zunächst wurden dazu drei unterschiedlich mikrolegierte (Nb, Ti und Ti+V Zugabe) Stähle vom Typ S690QL untersucht. Lichtmikroskopische Untersuchungen bestätigten dabei, dass eine ähnliche Zusammensetzung aus angelassenem Bainit und Martensit in allen drei Grundwerkstoffen vorherrschte und unterschiedlich stark vergröberte Ausscheidungen der Mikrolegierungselemente beobachtet wurden. Diese Ausscheidungen wurden weiterführend mittels thermodynamischer Softwareberechnung analysiert und durch Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (TEM) identifiziert. Die Ergebnisse der mechanischen Werkstoffprüfung zeigten, dass alle drei Stähle oberhalb der nach Norm geforderten Zähigkeits- und Zugfestigkeitswerte lagen, jedoch Unterschiede im Dehnungsverhalten aufwiesen. Die drei Stähle wurden dann anschließend unter Verwendung des gleichen Schweißzusatzes geschweißt. Dabei wurde das abgeschmolzene Schweißgut durch die Mikrolegierungselemente aus dem Grundwerkstoff infolge der hohen Aufmischung beeinflusst. Die erhöhte Aufmischung bildet dabei ein wesentliches Merkmal der verwendeten modifizierten Sprühlichtbogentechnik. Als Ergebnis zeigte der Nb-mikrolegierte Stahl eine genügend hohe Aufnahme von Legierungselementen aus dem Grundwerkstoff in das Schweißgut, um dessen Mikrostruktur im Fall steigender Abkühlraten von nadeligem Ferrit hin zu Bainit zu verändern. Dieses wiederum reduzierte die Zähigkeitseigenschaften des Schweißgutes dieses Nb-legierten Stahls. Dieses Verhalten wurde in den beiden anderen Stählen nicht beobachtet. Ein zweiter Hauptpunkt dieser Arbeit war die Ausbildung der Mikrostruktur in der Feinkorn- und Grobkorn-WEZ und deren Zähigkeitseigenschaften mit den sich verändernden Schweißparametern. Zu diesem Zweck wurden definierte Werkstoffzustände physikalisch simuliert, um die resultierende Mikrostruktur sowie das Austenitkorn-Wachstum zu charakterisieren. Die Mikrolegierungselemente bildeten dabei einen wesentlichen Faktor zur Begrenzung des Austenitkörner-Wachstums. Das Ausmaß der Austenit-Vergröberung in der WEZ war dabei stark abhängig von der Art und dem Volumenanteil der unterschiedlichen Ausscheidungen infolge der unterschiedlichen Mikrolegierung. Von allen dreiStählen zeigte die WEZ des Ti-legierten Grundwerkstoffes das geringste Kornwachstum als Folge des ausreichenden Umfangs von stabilen Ti-Ausscheidungen. Die Ausbildung von nadeligem Ferrit im Korn wurde dabei durch die Ti-Ausscheidungen unterstützt, da diese als bevorzugte Stellen der Nukleation des Ferrits dienten. Die Zähigkeit der WEZ erhöhte sich dabei infolge der Großwinkelgrenzen der feinen Ferrit-Platten. Aufgrund des kombinierten Effektes von Nb und Mo, welcher sich in der bevorzugten Ausbildung von unterem Bainit äußert, konnte die WEZ-Zähigkeit bei hohen Abkühlraten weiter verbessert werden. Im Fall eines größeren Wärmeeintrags bildete sich jedoch bevorzugt oberer Bainit, welcher wiederum die Zähigkeit reduzierte. Der abschließende experimentelle Teil der Arbeit konzentrierte sich auf das Verständnis der Mechanismen, die in bestimmten Fällen zur Erweichung (oder Softening) der WEZ führen. Dieses Erweichen äußerte sich in den unterschiedlichen Zugeigenschaften der geschweißten Verbindungen der Stähle. Dabei war die Bruchlage entweder in der erweichten WEZ oder im Grundwerkstoff, abhängig von den Schweißparametern sowie der Art des geschweißten Stahls. Im Ti-legierten Stahl führte dabei ein erhöhter Wärmeeintrag zur Vergrößerung der Erweichungszone. Dieses führte zu einer signifikanten Abnahme der Härte und anschließend zum Versagen in dieser erweichten Zone im Zugversuch. Die Veränderung der Bruchlage hin zum Grundwerkstoff wurde durch die Begrenzung des Wärmeintrags erreicht. Dieses Verhalten wurde nicht in den beiden anderen Stählen beobachtet. Dieses Verhalten zeigt, dass bereits kleine Unterschiede im Gehalt der Mikrolegierungselemente der Stähle zu großen Variationen in den Zugeigenschaften führten. Für alle drei Stähle, zeigten die Ti-enthaltenden Schweißverbindungen das am deutlichsten ausgeprägte Softening, gefolgt von den Ti+V-enthaltenden Schweißungen und schließlich den Nb-enthaltenden Schweißverbindungen. Das unterschiedliche Softening konnte dabei auf zwei Prozesse bezogen werden, die auch über zusätzliche Dilatometrie-Experimente gestützt wurden: die Phasenumwandlung und das Anlassverhalten. Im Ti-legiertem Stahl lag nach der Phasenumwandlung großformatiger Ferrit als Konsequenz der ursprünglich großen Austenitkörner vor. Dieses führte zu einer abgesenkten Härte dieses Stahls. Weiterhin resultierte die geringere Anlassbeständigkeit des Ti-legierten Stahls (gegenüber dem Nb-legierten Stahl) zu einem weiteren Softening der erweichten WEZ. Deswegen erwies sich diese Kombination aus Legierungszusammensetzung und Schweißwärmeeintrag als kritisch, gestützt durch die Experimente am gleichen S690QL Stahl. Die vorliegende Arbeit hebt den wesentlichen Einfluss der Mikrolegierungselemente auf die Schweißmikrostrukturen und die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindungen hervor. Die Kenntnis dieser empfindlichen Balance zwischen Legierungskonzept des entsprechenden Stahls und geeigneten Schweißparametern ist als kritisch für das fertige Produkt anzusehen. Dazu stellt diese Arbeit spezifische Empfehlungen und Ergebnisse zur Verfügung, um die korrekte Schweißpraxis zu gewährleisten als auch für die Zusammensetzung mikrolegierter hochfester Stähle. N2 - High-strength steels are favoured materials in the industry for production of safe and sustainable structures. The main technology used for joining the components of such steel is fusion welding. Steel alloy design concepts combined with advanced processing technologies have been extensively investigated during the development of High-Strength Low-Alloy (HSLA) steels. However, very few studies have addressed the issue of how various alloy designs, even with limited microalloy addition, can influence the properties of high-strength steel welds. In high-strength steel welding practices, the challenges regarding microstructure evolution and the resulting mechanical properties variation, are of great interest. The main focus is the debate regarding the role of microalloy elements on phase transformation and weld performance. Limited Heat Affected Zone (HAZ) softening and limited austenite grain coarsening are significant design essentials, but the primary goal is to ensure excellent toughness and tensile properties in the steel weld. To achieve this purpose, microalloy elements such as Ti, Nb, or V were intentionally added to modern high-strength steels. The focus of this work was to understand the mechanical properties of HSLA steels resulting from differences in alloy design after joining by modern welding processes. To begin, three microalloyed S690QL steels (Nb, Ti, and Ti+V addition) were investigated. Optical microscopy confirmed that similar mixtures of tempered bainite and martensite predominated the parent microstructure in the three steels, different types of coarse microalloy precipitates were also visible. These precipitates were analysed by using a thermodynamic-based software and then identified by Transmission Electron Microscopy (TEM). Results of mechanical testing revealed that all three steels performed above the standard toughness and tensile strength values, but with varied yielding phenomena. During the welding operation, each of the three steels was joined by using the same filler material. The fused weld metal was influenced by the high dilution of microalloyed elements in the base metal, this was significantly pronounced during the modified spray arc welding technique. As a result, the Nb-containing steel exhibited sufficient amounts of alloy pick-up to transition the microstructure in the weld metal from acicular ferrite to bainite as cooling rate was increased, leading to reduced toughness. This was not observed with the other two steels. A second focus was made on the microstructure Evolution and toughness properties of the coarse and fine grained HAZ as welding parameters changed. In order to characterise the microstructure and austenite grain growth behaviour, physical simulations were conducted. The microalloy precipitates were found to be a dominant factor restricting the austenite grain coarsening. The extent of Austenite coarsening in the HAZ is closely related to the type and volume fraction of each microalloy precipitate. Among the three steels, the Ti-containing HAZ exhibited the smallest extent of grain growth due to the sufficient amount of stable Ti-rich precipitates. Microalloy Addition also markedly influenced the subsequent phase transformation in the HAZ. The formation of intragranular acicular ferrite was promoted by Ti-rich precipitate, acting as favourable nucleation sites of ferrite. This structure enhanced the HAZ toughness owing to fine, high-angle boundaries of ferrite plates. The synergistic effect of Nb and Mo elements was beneficial to improve the HAZ toughness at fast cooling rates by promoting fine lower bainite formation. At high heat input, large upper bainite was formed which caused reduced toughness. The final set of experimental work was concentrated on understanding the HAZ softening mechanisms that influenced variations in the tensile properties of the welded joints. The tensile failure in the softened HAZ or base material depended on the welding parameters and the type of steel being joined. In Ti-containing steel, increased heat Input extended the softened zone width, which caused a significant decrease in hardness and then resulted in failure in this area. Therefore, limited heat Input was used to shift failure position to base material. But this was not observed in the other two steels. Hence, small differences in microalloy addition exhibited large variation in tensile properties. Among the three steels, Ti-containing welds were found to have the most pronounced softening, followed by Ti+V-containing welds and finally Nb-containing welds. This varied softening phenomenon was related to two significant processes supported by the results of additional dilatometry simulation: phase transformation and tempering behaviour. In the Ti-containing steel, the phase Transformation product ferrite was large-sized, as a consequence of initial large austenite grains. This led to the decreased corresponding hardness of the Ti-containing steel. Furthermore, lower tempering resistance in Ti-containing steel as compared to Nb-containing steel, resulted in additional softening effect in the softened HAZ. Therefore, steel alloy identification and heat Input during welding were critical, proven by the experimentation within the same S690QL steel grade. This work emphasised the influence of microalloy elements on weld microstructure and mechanical properties in welded joints. Knowledge of this delicate balance between steel alloy design and appropriate welding parameters is critical for the end product. Thus, this work provides specific recommendations and results to ensure proper welding practice and steel design of microalloyed high-strength steels. T3 - BAM Dissertationsreihe - 155 KW - Microalloyed steel KW - Weld microstructure KW - HAZ softening KW - Mechanical properties PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-391574 SN - 978-3-9818270-4-0 SN - 1613-4249 VL - 155 SP - 1 EP - 183 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-39157 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Voland, Katja T1 - Einfluss der Porosität von Beton auf den Ablauf einer schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion N2 - This thesis deals with the question of how the porosity of concrete influences the process of a damaging alkali-silica-reaction (“ASR”). In particular, it is examined whether the use of slip form pavers and the reduced porosity resulting from this use have an effect on the process of a damaging ASR. Since the 1980s slip form pavers have been used, which modifies the structure of concrete. However, these modifications have not yet been taken into consideration in the relevant technical guidelines. The use of slip form pavers instead of conventional concrete pavers results in a denser structure. Due to the denser structure the ductility and the porosity of the concrete decrease. Thus it is more difficult for the tensile stress to be reduced. Moreover, the space for the ASR gel to expand is reduced. These consequences promote the ASR. By contrast, the permeability of the concrete is lower. Hence, the penetration of external alkalis is reduced and the diffusion of the alkalis to the potentially reactive aggregate slowed down. Against this background the question arises whether the use of slip form pavers and the reduced porosity of the concrete increase the risk of a damaging ASR. An innovative non-destructive testing methodology is applied to answer this question. Based on variations of the porosity it is examined which damage parameters influence the process and intensity of a damaging ASR. The damaging parameters taken into consideration are the mechanical properties of the concrete, the expansion space and the transport processes within the concrete. In order to determine the influence of the relevant damaging parameters two categories of tests are conducted: one category is based on a high internal potential for damages due to ASR, the other one on a high external potential. In both cases alkali-reactive slow/late aggregates are tested. The different porosities of the concrete mainly result from a variation of the w/c-ratio. In case of a high internal potential for ASR-damages the mechanical properties and the expansion space play the most important role. Furthermore; the influence of an air-entraining agent on the process of a damaging ASR is taken into account. The high internal potential for ASR-damages is provoked by the use of cement with a high amount of alkalises for the production of the concrete samples. These samples are stored in the 40 °C fog chamber storage and the 60 °C concrete prisms test. On the one hand the expansion and the change in mass as well as the eigenfrequency are measured discontinuously in the conventional way. On the other hand the innovative testing methodology applied to these ASR-provoked stored concrete samples serves to continuously measure the expansion and the hardening as well as crack formation processes. This methodology comprises a determination of the ultrasonic velocity and of acoustic emissions as well as 3-dimensional micro X-ray computed tomography (μ-3D-CT). The high external potential for ASR-damages is provoked by the cyclic climate storage, designed by FIB. The analysis of these concretes focuses on transportation processes. T3 - BAM Dissertationsreihe - 147 KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - µ-3D Computertomografie KW - Schallemissionsanalyse KW - Porosität KW - Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-363551 SN - 978-3-9817853-0-2 SN - 1613-4249 VL - 147 SP - 1 EP - 385 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-36355 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Stengel, Dominik T1 - Naturmessungen und numerische Simulationen zur Untersuchung von Freileitungsseilen im natürlichen Wind N2 - Für Tragmasten von Freileitungen ist meist die Windeinwirkung bemessungsrelevant. Mit den großen Spannweiten der Hochspannungsebene trägt dabei die Windeinwirkung auf die Leiterseile einen maßgebenden Anteil zur Gesamtbeanspruchung dieser Tragstrukturen bei. Daher ist es offensichtlich, dass das Tragverhalten der Freileitungsseile eine wichtige Rolle für die zuverlässige Bemessung bei Neubauten oder der Bewertung der Zuverlässigkeit des Bestands spielt. Hierfür sind insbesondere die Extremwindereignisse, das sog. 50-Jahres-Windereignis von Bedeutung. Bei diesen hohen Windgeschwindigkeiten treten vor allem windinduzierte Schwingungen der Leiterseile auf. Die für die Bemessung herangezogenen Konzepte basieren meist auf Übertragungsmodellen im Frequenzbereich. Diese setzen eine Linearisierung um den Arbeitspunkt der mittleren Verschiebung voraus, welche nur unter der Annahme von kleinen Schwingungsamplituden gerechtfertigt ist. Dabei kommt der Systemdämpfung eine wichtige Rolle zu. Zwar ist die Strukturdämpfung für Litzenseile vernachlässigbar gering, doch unter Windeinwirkung kann die aerodynamische Dämpfung aufgrund der Relativgeschwindigkeit zwischen Anströmung und Struktur zu beachtlicher Größe anwachsen. Die Beschreibung des Tragverhaltens im Zeitbereich erlaubt es, das nichtlineare Verhalten der Kraftübertragung, sowie der großen Verformungen zu berücksichtigen. Damit lassen sich für die Bemessung relevante Parameter identifizieren und notwendige Annahmen zur Windeinwirkung, sowie zur quasistationären Kraftübertragung überprüfen. Gerade das Verhalten von Freileitungsseilen unter Extremwindereignissen, auf das es zu Extrapolieren gilt, kann so im Rahmen der getroffenen Annahmen simuliert werden. Anhand von Naturmessungen werden die Übertragungsmodelle, sowie das Zeitbereichsmodell bei eher moderaten Windgeschwindigkeiten überprüft. Durch die Verteilung von Windsensoren entlang der Leitung kann die für die Belastung der Leiterseile maßgebende laterale Windverteilung annähernd erfasst werden. Bestehende Annahmen hierzu werden überprüft und erweitert. Für die Zeitbereichsrechnungen wird eine Methode zur Windfeldgenerierung dahingehend erweitert, dass die Windereignisse auch adäquat im Zeitbereich wiedergegeben werden können. Mit dem Ziel, eine zuverlässigere Bemessung von Freileitungen unter turbulenter Windbeanspruchung zu erreichen, werden sog. Spannweitenfaktoren abgeleitet und auf andere Leitungskonfigurationen übertragen, die die Mechanik der Leiterseile sowie die maßgebenden Eigenschaften der Windeinwirkung beinhalten. N2 - Regarding suspension towers of overhead transmission lines, wind is the most critical load case in design. Wind action on conductors significantly contributes to the overall loading of those supporting structures in case of wide spanning cables used in high voltage level. Hence it is inherent that loadbearing characteristic of conductor cables plays an important role for reliable design of new constructions or evaluation of reliability level of existing structures. Therefor extreme wind situations, a so-called 50-years wind event is of particular interest. Under such high wind velocities, mainly wind induced vibrations of conductor cables occur. Concepts employed for design purpose are mostly based on admittance functions in frequency domain. This implies linearization around the operating position of mean deflection, which is only valid for the assumption of small vibration amplitudes. Herein damping of the system becomes important. Structural damping of stranded wires is indeed negligible low, but in case of wind action aerodynamic damping increases significantly due to the relative velocity between acting wind flow and structure. The description of loadbearing characteristics in time domain allows considering nonlinear behavior of force admittance as well of large displacements. Relevant parameters for design can thereby be identified and necessary assumptions on wind action as well as quasi-steady force admittance can be validated. Just by that the behavior of overhead transmission line cables under extreme wind events which need to be extrapolated, can be simulated by means of the assumptions made. Models of admittance as well as a model in time domain are validated by means of field measurements at rather moderate wind speeds. Distributing wind sensors along an overhead transmission line, the lateral distribution of wind which is decisive for the loading of conductor cables can be captured. Existing assumptions for this are validated and extended. For calculations in time domain, a method for generation of a wind field will be extended in order to reproduce wind events adequately also in time domain. Aiming at a reliable design of overhead transmission lines under turbulent wind, so-called span reduction factors are derived and converted to other transmission line configurations which include the mechanics of overhead line conductors as well as the predominant characteristics of wind loading. T3 - BAM Dissertationsreihe - 150 KW - Hochspannungsleiter KW - Windbelastung KW - Naturmessungen KW - Windkanalversuche KW - Finite Element Methode PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-372171 SN - 978-3-9817853-7-1 SN - 1613-4249 VL - 150 SP - I EP - 126 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-37217 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Kühl, Christiane T1 - Untersuchung der Statistik "Unfälle mit wassergefährdenden Stoffen" des Statistischen Bundesamtes aus den Jahren 2012 und 2013 im Vergleich zu den Vorjahren N2 - Die BAM untersucht regelmäßig Statistiken über Unfälle mit wassergefährdenden Stoffen sowie Datenerhebungen zu Gefahrgutunfällen. Ziel ist es, Hinweise zu Tendenzen und Lücken abzuleiten, die möglicherweise Anlass für weitere Aktivitäten und Maßnahmen geben, z. B. im rechtlichen Bereich oder in der Praxis. Regelmäßig beobachtete Unfallstatistiken über Jahre geben einen guten Überblick über das Unfallgeschehen in Deutschland. Dieser Bericht betrachtet die Jahre 2012 und 2013 im Vergleich zu den Vorjahren. KW - Gefahrgutunfälle KW - Unfallstatistik KW - Wassergefährdende Stoffe PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-369026 SP - 1 EP - 94 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-36902 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Maack, Stefan A1 - Schäfer, S. A1 - Braml, T. A1 - Wimmer, J. A1 - Jedlitschka, A. A1 - Kuhn, T. A1 - Fertig, T. A1 - Schütz, A. T1 - CASPAR Construction Administration Shell - Plattform für die beweissichere und rückführbare Datennutzung im Bauwesen N2 - Das zentrale Ziel des Forschungsvorhabens CASPAR ist die Entwicklung einer technischen Lösung zur beweissicheren und rückführbaren Datenbasis von digitalen Informationen zur Bewertung von Bauwerken. Ein konsistentes, semantisches und maschinenlesbares Datenmodell wurde entwickelt, um Daten aus verschiedenen Quellen zu aggregieren und Schnittstellen für die Echtzeit-Kommunikation mit Sensoren zu schaffen. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf der Einführung der Verwaltungsschale (Asset Administration Shell, AAS), einer Kerntechnologie der Industrie 4.0, als standardisierten digitalen Zwilling für Brückenbauwerke. Die Verwaltungsschale ermöglicht die strukturierte, interoperable und semantisch eindeutige Darstellung von Bauwerksdaten. Eine Blockchain-basierte Lösung wurde entwickelt, um die sichere und manipulationsresistente Datenübertragung und -ablage zu gewährleisten. Ein Demonstrator, basierend auf der Open Source Plattform Eclipse BaSyx, wurde entwickelt, um die Technologien zu veranschaulichen. Der Demonstrator wurde im November 2024 auf der Messe SPS in Nürnberg vorgestellt. Ein wesentlicher Bestandteil des Forschungsvorhabens war die Entwicklung eines konsistenten, semantischen und maschinenlesbaren Datenmodells für Brückenbauwerke. Dieses Modell ermöglicht die Aggregation von Informationen aus verschiedenen Quellen und die Entwicklung von Schnittstellen für die Echtzeit-Kommunikation mit Sensoren. Ein besonderer Schwerpunkt lag auf der Einführung der Verwaltungsschale (Asset Administration Shell, AAS), einer Kerntechnologie der Industrie 4.0, als standardisierten digitalen Zwilling für Brückenbauwerke. Die Verwaltungsschale ermöglicht die strukturierte, interoperable und semantisch eindeutige Darstellung von Bauwerksdaten. Eine Blockchain-basierte Lösung wurde entwickelt, um die sichere und manipulationsresistente Datenübertragung und -ablage zu gewährleisten. Ein Demonstrator, basierend auf der Open Source Plattform Eclipse BaSyx, wurde entwickelt, um die Technologien zu veranschaulichen. KW - Lebenszyklus KW - Brücken KW - Datenablage KW - Digitalisierung KW - Industrie 4.0 KW - Bauwesen PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-640571 DO - https://doi.org/10.34657/21445 SP - 1 EP - 37 PB - TIB Technische Informationsbibliothek AN - OPUS4-64057 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Pittner, Andreas A1 - Fabry, Çağtay T1 - Abschlussbericht IGF 17.923 N: "Sensorgestütztes MSG-Engspaltschweißen von Feinkornstählen mit modifizierter Prozessführung im Dickblechbereich" N2 - Die im Forschungsvorhaben erzielten Ergebnisse zeigen konkrete technische Lösungen für die automatisierte Anwendung des MSG Engspaltschweißen, sowohl mittels optischer als auch prozessorientierter Sensorik, und sprechen damit ein breites Spektrum möglicher Anwender, insbesondere KMU, an. Die Seitenführung des Brenners auf Basis der optischen Messgrößen stellt eine robuste und einfach zu implementierende Möglichkeit zur Nahtverfolgung dar. Für die Höhenführung über der Schweißnaht wurde neben der Lösung mittels optischer Messverfahren zusätzlich eine direkt darauf aufbauende Möglichkeit zur Implementierung eines Lichtbogensensors abgeleitet. Das Vorgehen konnte sowohl für Sprühlichtbogenprozesse als auch bei Verwendung von Impulslichtbogenprozessen erfolgreich angewendet werden. Die zur Sicherstellung eines gleichmäßigen Flankeneinbrandes entwickelte Pendelregelung ist ebenfalls für unterschiedliche Lichtbogenarten einsetzbar und muss vom Anwender auch beim Einsatz einer großen Bandbreite unterschiedlicher Prozessparameter nahezu nicht konfiguriert werden. Neben der im Rahmen der Verfahrensprüfung untersuchten Pendelraupentechnik konnte die Übertragbarkeit des Vorgehens auch auf die Strichraupentechnik anhand von gezielten Schweißversuchen aufgezeigt werden. Die zunächst auf Basis der optischen Messwerte ausgelegte Füllgradregelung konnte die vorgesehenen Spaltvariationen von 18 bis 24 mm im Rahmen der durchgeführten Verfahrensprüfung ausgleichen. Die Ableitung eines äquivalenten Lichtbogensensors durch Kopplung beider Messprinzipien wurde am Laufzeitende des Vorhabens aufgezeigt, konnte jedoch durch zeitliche Beschränkung nicht für die Verfahrensprüfung berücksichtigt werden. In Absprache mit dem projektbegleitenden Ausschuss wurde die Entwicklung der Prozessregelung für das Vorhaben auf Schweißungen in Wannenlage und Grundwerkstoffe der Güte S355J2 beschränkt. Die Qualifizierung des Verfahrens unter Einsatz der beschriebenen Regelalgorithmen nach DIN EN ISO 15614-1 konnte für alle betrachteten Spaltbreiten zwischen 18 und 24 mm anhand einer 50 mm dicken Demonstratorprobe nachgewiesen werden. KW - Schutzgasschweißen KW - MSG-Engspaltschweißen KW - Prozesssteuerung KW - Lichtbogensensorik KW - Prozessregelung KW - GMAW KW - Narrow gap GMAW KW - GMAW control KW - Arc-sensing PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-390934 SP - 1 EP - 38 AN - OPUS4-39093 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Luong, Thi Mai Hoa A1 - Zabel, V. A1 - Lorenz, W. A1 - Rohrmann, R.G. T1 - Non-destructive assessment of the axial stress state in iron and steel truss structures by dynamic measurements N2 - This paper is concerned with the inverse identification of the stress state in axially loaded slender members of iron and steel truss structures using measured dynamic data. A methodology is proposed based on the finite element model updating coupled with nature-inspired optimization techniques, in particular the particle swarm optimization. The numerical model of truss structures is calibrated using natural frequencies and mode shapes from vibration tests, as well as additional information of the axial forces in selected truss members based on the experimentally identified modal parameters. The results of the identification are the axial forces or corresponding stresses in truss structures and the joint rigidity in relation to pinned and rigid conditions. Attention is given to several examined aspects, including the effects of the axial tensile and compressive forces on the dynamic responses of trusses, mode pairing criteria, as well as modeling assumptions of joints and the use of a joint rigidity parameter. Considering the pairing of modes, it is performed by adapting an enhanced modal assurance criterion that allows the selection of desired clusters of degrees-of-freedom. Thus, information extracted from the measurements related to specific modes is utilized in a more beneficial way. For modeling of joints, the numerical model of a truss structure includes rotational springs of variable stiffness to represent semi-rigid connections. Moreover, a fixity factor is introduced for practical estimation of the joint flexibility. The effectiveness of the proposed methodology is demonstrated by case studies involving simulated and laboratory experimental data. T2 - X International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2017 DA - 10.09.2017 KW - Axial force KW - Dynamic test KW - Model updating KW - Optimization technique KW - Truss structures KW - Modal parameters PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-419311 DO - https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.09.447 SN - 1877-7058 VL - 199 SP - 3380 EP - 3385 PB - Elsevier AN - OPUS4-41931 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schlick-Hasper, Eva A1 - Seidler, Oliver A1 - Goedecke, Thomas A1 - Kraume, M. T1 - Helium leak testing of dangerous goods packagings N2 - The International Dangerous Goods Regulations prescribe the immersion under water method (“bubble test”) as standard method for the leakproofness test of dangerous goods packagings. But this test procedure acts as a test method for leak localisation, not for quantitative leakage rates measurement. Additionally, the sensitivity in detecting leaks of small diameters is restricted, depending on the test liquid and the test pressure. The bubble test is not suitable for a comparison with quantitative limit leakage rates based on realistic transport conditions. This is especially important when estimating the risk of the formation of an explosive atmosphere during the intercontinental carriage of dangerous goods packagings in freight containers. To compare measured leakage rates with limit leakage rates, a quantitative leak testing procedure is required. Therefore a new approach for dangerous goods packagings is implemented: The pressure technique by accumulation using Helium as a tracer gas. This work presents the test equipment necessary for the quantitative measurement of Helium leakage rates through closures of different kinds of dangerous goods packagings. The essential steps to achieve good repeatable results are: A controlled Helium filling process to reach a defined test pressure in the test sample, a sufficient homogenisation of the Helium-air-mixture inside the test sample and the ensuring of a constant pressure level of the test sample during the test. The Helium loss rate of the accumulation chamber has to be measured separately to receive a correction factor for the measured leakage rates. Different constructional measures are introduced to prevent a disturbing influence of the Helium leakage rate of the filling valves on the measurement results. Methods to estimate the disturbing effect of Helium permeation through permeable parts of the test sample are also presented. As a supporting method for the experimental investigations the Helium sniffer test can be applied. This practical application-oriented advice can enable other users to establish a pressure technique by accumulation for their own technical field. T2 - 19th World Conference on Non-Destructive Testing CY - Munich, Germany DA - 13.06.2016 KW - Überdruckverfahren KW - Gefahrgutverpackungen KW - Dichtheit KW - Helium KW - Dangerous goods packagings KW - Leakproofness KW - Helium KW - Pressure technique PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-371376 UR - http://ndt.net/?id=19785 SN - 1435-4934 VL - 21 IS - 7 SP - 1 EP - 10 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-37137 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Boehm, Rainer T1 - Automatisierte Prüfung von Radsatzwellen im eingebauten Zustand N2 - Der einwandfreie Zustand der Radsätze von Schienenfahrzeugen ist von größter Bedeutung für den sicheren Betrieb. Die Radsatzwellen werden durch eine große Zahl von Lastwechseln individuell unterschiedlich beansprucht. Dabei spielen viele Einflüsse wie äußere statische und dynamische Lasten, innere Lasten aufgrund von Unwuchten und inneren Spannungen und Umweltbedingungen entscheidende Rollen. Eine regelmäßige Prüfung ist daher obligatorisch. BTD entwickelt im Rahmen eines MNPQ-Projektes in Kooperation mit der BAM eine Phased Array Technik zur automatisierten Prüfung von Radsatzwellen im eingebauten Zustand. Die schwierigen Ankoppelbedingungen aufgrund der begrenzten Zugänglichkeit, der komplexen Geometrie und möglicherweise vorhandener Farbschichten und Schmutz auf der Radsatzwelle stellen hierbei große Herausforderungen dar. Um diesen zu begegnen, werden neben optimierten Prüfköpfen, einer in die Wasservorlaufstrecke integrierten akustischen Linse und einer speziellen Ankoppeltechnik auch Signalverarbeitungsalgorithmen eingesetzt. Die Darstellung der Signalverarbeitung ist der Schwerpunkt dieses Beitrages. Mit Hilfe von Messdatensätzen präparierter Testwellen werden verschiedene Algorithmen erprobt und hinsichtlich der Stabilität, dem Verhalten bezüglich der Ankoppelschwankungen und veränderter Wellengeometrien und der Fähigkeit zur automatischen Unterscheidung von Fehler- und Formanzeigen bewertet. Letztlich wird die beste Lösung im entwickelten Prüfsystem eingesetzt. T2 - 9. Fachtagung ZfP im Eisenbahnwesen CY - Wittenberge, Germany DA - 15.03.2016 KW - Automatisierte Ultraschallprüfung KW - Radsatzwellen KW - Signalverarbeitung KW - Akustische Linse PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-370545 AN - OPUS4-37054 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schlick-Hasper, Eva A1 - Schneider, Uwe A1 - Goedecke, Thomas A1 - Kraume, M. T1 - Durchströmung von Glaskapillaren mit Lachgas und Helium N2 - Distickstoffmonoxid (N2O, Lachgas) und Helium (He) sind gängige Prüfgase für Dichtheitsprüfungen. Die einfachste Leckgeometrie stellt ein ideal zylindrisches Rohr dar. Es wurden Glaskapillaren verschiedener Abmessungen mit Lachgas und Helium durchströmt. Der Überdruck am Kapillareingang lag zwischen 100 mbar und 400 mbar. Es handelte sich um vier annähernd zylindrische Glaskapillaren mit den mittleren Durchmessern: Kapillare 1: ca. 102 μm; Kapillare 2: ca. 71 μm; Kapillare 3B: ca. 49 μm; Kapillare 4: ca. 53 μm. Zudem wurde eine nichtzylindrische Kapillare geprüft (Kapillare 3A). Die Kapillaren 1, 2 und 3B wurden mit beiden Prüfgasen getestet. Kapillare 3A wurde nur mit Lachgas durchströmt, Kapillare 4 nur mit Helium. Für die Messung der Leckageraten kam das Überdruckverfahren mit Ansammlung (Verfahren B3 nach DIN EN 1779: 1999-10) zum Einsatz. Als Detektor für Lachgas diente der Lachgasdetektor Maihak Unor 6 N, für Helium der Leckdetektor T-Guard der Firma Inficon. Es wurden verschiedene Theorieansätze verglichen. Beim Theorieansatz Ib erfolgte die Umrechnung der Lachgas-Messwerte auf die Helium-Messwerte und umgekehrt anhand der Druck-, Temperatur- und Gasartabhängigkeit der Leckagerate für laminar-viskose Gasströmung (DIN EN 1779: 1999-10; DGZfP-Richtlinie DP2: 2009-12). Beim Theorieansatz II wurde die Berechnung der Leckagerate für die laminar-viskose Rohrströmung unter der Annahme einer ideal zylindrischen Kapillare durchgeführt. Zusätzlich wurde mit „ANSYS Fluent“ eine CFD-Simulation vorgenommen. Bei Kapillare 3A wurde eine Serienschaltung der Strömungsleitwerte von Rohr und Düse angesetzt. Bei Anwendung des Ansatzes Ib werden bei Umrechnung der Helium-Messwerte auf Lachgas die Lachgas-Messwerte überschätzt. Umgekehrt werden bei der Umrechnung der Lachgas-Messwerte auf Helium die Helium-Messwerte unterschätzt. Bei Analyse der Einlauflängen der Rohrdurchströmung ist festzustellen, dass diese für Lachgas stets größer als für Helium sind. Bei Lachgas liegt daher für einige Messwerte noch keine ausgebildete laminare Rohrströmung vor. Einlaufeffekte können somit nicht vernachlässigt werden. Als Fazit ergibt sich, dass bei Verwendung von Helium als Prüfgas und Umrechnung der Helium-Messwerte auf Lachgas die Lachgas-Leckageraten sicherheitstechnisch konservativ abgeschätzt werden. T2 - 7. DGZfP-Fachseminar Dichtheitsprüfung und Lecksuche CY - Dortmund, Germany DA - 20.09.2016 KW - Glaskapillaren KW - Lachgas KW - Helium KW - Laminare Strömung PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-396659 UR - http://www.ndt.net/search/docs.php3?MainSource=215 SN - 1435-4934 VL - 22 IS - 4 SP - Vortrag 5, 1 EP - 15 AN - OPUS4-39665 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Häßler, Dustin T1 - Verhalten reaktiver Brandschutzsysteme auf kreisförmigen Zuggliedern aus Blank- und Baustahl N2 - Im Bauwesen werden Zugglieder aus Stahl in der Regel für Aussteifungsverbände, Abhängungen und Unterspannungen von Trägern verwendet. Die dafür verbauten, meist kreisförmigen Vollprofile dienen häufig der Stabilisierung des Tragwerks. Ein Versagen der Stahlzugglieder kann zu einem Einsturz der gesamten Konstruktion führen. Unter Brandeinwirkung verlieren ungeschützte Stahlkonstruktionen aufgrund der schnellen Erwärmung frühzeitig ihre Tragfähigkeit. Durch den Einsatz reaktiver Brandschutzsysteme auf Stahlbauteilen kann deren Erwärmung verlangsamt und dadurch der Feuerwiderstand verbessert werden. Die Optik der oftmals filigranen Stahlzugglieder bleibt dabei im Wesentlichen unverändert. Für die Anwendung reaktiver Brandschutzsysteme auf Stahlzuggliedern mit Vollquerschnitt gibt es derzeit in den allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassungen keine Regelungen. Die an der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) durchgeführten experimentellen und numerischen Untersuchungen [35] sowie die darauf aufbauenden Erkenntnisse dieser Dissertation hinsichtlich des Verhaltens reaktiver Brandschutzsysteme auf Stahlzuggliedern mit Vollprofil bilden die Grundlage für eine Erweiterung des Anwendungsbereiches dieser Produkte. Eine Anwendung ist grundsätzlich möglich. Aufgrund der meist für Zugglieder eingesetzten filigranen Vollquerschnitte sowie der in Bezug auf die Tragfähigkeit fehlenden Umlagerungsmöglichkeit werden besonders hohe Anforderungen an die Wirksamkeit und Zuverlässigkeit von reaktiven Brandschutzsystemen gestellt. Anhand der Ergebnisse aus den Brandversuchen sowie theoretischer Betrachtungen ist festzustellen, dass das auf kreisförmigen, zugbeanspruchten Stahlprofilen aufgebrachte reaktive Brandschutzsystem aufgrund der notwendigen dreidimensionalen Ausdehnungsrichtung der höchst möglichen Beanspruchung ausgesetzt ist. Mit Hilfe von Leistungskriterien zur Bestimmung der Tragfähigkeit, welche im Rahmen der Dissertation entwickelt wurden, lassen sich die in Brandversuchen unter axialer Zugbeanspruchung getesteten Stahlzugglieder mit reaktiver Brandschutzbeschichtung in Feuerwiderstandsklassen einordnen. Für die Beurteilung der thermischen Schutzwirkung des reaktiven Brandschutzsystems werden die Erwärmungsgeschwindigkeit, die maximale Stahltemperatur sowie die Rissbildung und das Rissheilungsvermögen der Beschichtung herangezogen. Die Brandversuche haben gezeigt, dass die Profilgeometrie, die Höhe der Trockenschichtdicke der Beschichtung, die Höhe der aufgebrachten Zugbeanspruchung sowie die Orientierungsrichtung der Zugglieder einen wesentlichen Einfluss auf die thermische Schutzwirkung des reaktiven Brandschutzsystems ausüben. Zudem stehen diese Faktoren in gegenseitiger Wechselwirkung. Durch Abstimmung der genannten Einflussgrößen lässt sich die Wirkung der Brandschutzbeschichtung optimieren. Durch die Vielzahl an reaktiven Brandschutzsystemen und die in den Produkten variierende chemische Zusammensetzung ist deren Aufschäumverhalten und thermische Schutzwirkung sehr unterschiedlich und kaum vorhersagbar. Die Wirksamkeit des reaktiven Brandschutzsystems ist daher für Grenzfälle des vom Hersteller definierten Anwendungsbereichs durch Brandversuche zu überprüfen. Empfehlungen zur Durchführung dieser Versuche sind im Forschungsbericht [35] beschrieben. Bei Verwendung von kaltverformtem Blankstahl für Stahlzugglieder mit Vollprofil sind andere Hochtemperatureigenschaften als bei dem typischerweise für Träger und Stützen eingesetzten warmgewalztem Baustahl zu berücksichtigen. Kaltverformter Blankstahl weist gegenüber herkömmlichem Baustahl einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizient und andere temperaturabhängige Abminderungsfaktoren für die Stahlfestigkeit auf. Die in experimentellen Untersuchungen für Blankstahl ermittelten Materialeigenschaften können für die Heißbemessung von Zuggliedern mit Vollprofil aus entsprechendem Material verwendet werden. In Kombination mit Temperaturdaten aus Brandversuchen lässt sich mittels eines auf der Grundlage der Finite-Elemente-Methode (FEM) entwickelten numerischen Berechnungsmodells das Trag- und Verformungsverhalten von Zuggliedern realitätsnah berechnen. Vergleiche zur Stablängsverformung von in Brandversuchen getesteten Zuggliedern zeigen eine hohe Übereinstimmung mit den Ergebnissen aus dem im Rahmen der Dissertation neu entwickelten Bemessungsmodell. T3 - BAM Dissertationsreihe - 149 KW - Brandschutz KW - Stahl KW - Reaktive Brandschutzsysteme KW - Numerische Simulation KW - Brandversuche KW - Materialuntersuchung PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-371495 SN - 978-3-9817853-4-0 SN - 1613-4249 VL - 149 SP - 1 EP - 226 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-37149 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR ED - Kriven, W. M. ED - Gluth, Gregor T1 - Topical issue: Geopolymers N2 - Geopolymers have gained very much momentum in recent years, in science and in industry. These highly promising and versatile materials have been researched with a view to applications as diverse as fire-resistant/refractory materials, as precursors for ceramics, in waste stabilization/immobilization, and as novel building materials. The great interest in these materials is reflected, inter alia, by the installment of a session on geopolymers at the 92nd Annual Meeting of the Deutsche Keramische Gesellschaft (DKG; German Ceramic Society) in March 2017. Therefore this Special Issue is dedicated to disseminating some of the recent findings on these materials. In addition, it contains reviews by highly experienced researchers in the field, highlighting very different aspects such as fiber reinforcement and synchrotron-based characterization methods. Partly due to the interest from very different fields, the term „geopolymer“ is used with two different meanings. Sometimes it is used in the sense to denote the ceramic-like materials produced by activation of metakaolin with alkali silicate solutions, and closely related materials. On the other hand, sometimes it is used in a much broader sense to refer to any material that is produced by alkali-activation of many different aluminosilicate precursors, such as fly ash and granulated blast furnace slag waste materials, often serving as a cementitious binder. The present issue focusses on applications and materials that may be classified as ceramic, but also contains a review on the use of alkali-activated materials as construction materials to make the reader familiar with this approach too. Additionally, some of the materials described in this issue may be regarded as being „on the borderline“ between ceramics and cements, which is something that can be said about many studies in the geopolymer field. The editors are very grateful to each of the authors of the articles in the present issue, as all of them have contributed high quality research based on their extensive experience. In particular, the historial perpectives on the origins and developments of geopolymers and of alkali activated materials have been authoritatively documented in contributions, by Joseph Davidovits and Pavel Krivenko. Dr. Krivenko was the Ph.D. student of Viktor D. Glukhovsky who first introduced alkali activated cements in 1957. It is hoped that the readers of this issue will enjoy reading it as much as the editors enjoyed putting it together, and that the issue will stimulate more high quality studies of geopolymers, perhaps even from research groups that have not yet been active in this area. KW - Geopolymers KW - Inorganic polymers KW - Alkali-activated materials PY - 2017 UR - https://www.ceramic-science.com/issues/all-issues.html?issue_id=223 SN - 2190-9385 VL - 8 IS - 3 SP - 307 EP - 432 PB - Göller Verlag CY - Baden-Baden AN - OPUS4-42138 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Krentel, Daniel T1 - Feuerwehrmerkblätter zu Druckgasbehältern im Brandeinsatz N2 - Die BAM hat zum Verhalten von Acetylen- und Propangasflaschen bei einer Vollunterfeuerung umfangreiche Versuchsreihen zur Auswirkungsbetrachtung des Behälterversagens auf dem TTS durchgeführt. In Zusammenarbeit mit verschiedenen Partnern entstanden zwei Merkblätter mit praktischen Hinweisen für Einsatzkräfte, die die aktuellen Forschungsarbeiten der BAM berücksichtigen. T2 - 13. Fachtagung Anlagen-, Arbeits- und Umweltsicherheit CY - Köthen, Germany DA - 16.11.2017 KW - Behälterversagen KW - Gassicherheit KW - Feuerwehr KW - Acetylen KW - Propan PY - 2017 AN - OPUS4-43029 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gluth, Gregor ED - Wittke, W. T1 - Alkalisch aktivierter Beton (Geopolymer-Beton) N2 - Alkalisch aktivierte Bindemittel (AAB) sind Zemente, deren Erhärtung auf der alkalischen Anregung von reaktiven Aluminiumsilicaten beruht. AAB sind nach gegenwärtigem Stand die vielversprechendste Option, die mit der Herstellung und dem Einsatz von Zementen verbundenen CO2-Emissionen mittel- bis langfristig signifikant zu senken. Die Erhärtungsreaktionen und die Einflüsse auf die Mikrostruktur von AAB sind durch jahrzehntelange Forschung gut verstanden, und zahlreiche Beispiele belegen, dass AAB grundsätzlich als Betonbindemittel geeignet sind. Offene Fragen bestehen aber immer noch hinsichtlich der Dauerhaftigkeit von mit AAB hergestellten Betonen. Der vorliegende Beitrag gibt eine kurze Einführung in die Nomenklatur und die Geschichte von AAB. Die wichtigsten Reaktionen und Reaktionsprodukte, die zur Bildung der Mikrostruktur von AAB führen, werden beschrieben. Der Hauptteil des Beitrags diskutiert aktuelle Forschungsergebnisse und offene Fragen zur Dauerhaftigkeit von Betonen auf Basis von AAB. Wichtige Fortschritte auf diesem Gebiet konnten in den letzten Jahren insbesondere zum Einfluss von Sulfiden auf die Bewehrungskorrosion, zum Carbonatisierungswiderstand und zum Säurewiderstand erzielt werden. T2 - 10. Felsmechanik- und Tunnelbautag CY - Weinheim, Germany DA - 22.05.2025 KW - Alkali-activated materials KW - Carbonation KW - Reinforcement corrosion KW - MIC KW - Microbially induced corrosion PY - 2025 SN - 978-3-00-083562-9 SP - 73 EP - 84 PB - WBI GmbH CY - Weinheim AN - OPUS4-64266 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Rübner, Katrin T1 - Aschen aus dem Altpapierrecycling N2 - Sortierrückstände, Faserreststoffe und Schlämme aus der Altpapieraufbereitung und dem Deinking werden gegenwärtig entweder deponiert oder einer energetischen Verwertung zugeführt. Es gibt Bemühungen, die Reststoffe kontrolliert bei Temperaturen zwischen 700 °C und 800 °C zu calcinieren, um dadurch direkt einen metakaolinhaltigen puzzolanisch wirkenden Zementbestandteil oder Betonzusatzstoff herzustellen. Üblicherweise erfolgt die Verbrennung der Papierreststoffe aber beim Papierrecycler bzw. –hersteller in dezentralen Heizkraftwerken, in denen mittels Kraft-Wärme-Kopplung Strom, Wärme und Dampf erzeugt werden. Der auf die Strom- und Wärmeerzeugung optimierte Prozess verläuft bei Temperaturen von 950°C bis 1000 °C. Dabei bilden sich aus dem amorphen Metakaolin bereits wieder inerte Verbindungen. Pro Tonne verbranntem Papierreststoff fallen etwa 240 kg Papierasche (PA) in Form einer Mischung aus Kessel- und Elektrofilteraschen an. Die Papierasche wird etwa zu 16 % in der Ziegelherstellung und zu 52 % in der Rohmehlproduktion der Zementindustrie kostenpflichtig entsorgt. Mit 26 % werden große Anteile der Papierasche deponiert. Mit den Zielen der Anhebung der Verwertungsquote der Papierasche, der Reduzierung der Entsorgungskosten und einer qualitativ höherwertigen Verwendung der Asche unter Ausnutzung ihrer spezifischen Eigenschaften, stehen Papieraschen im Mittelpunkt verschiedener Forschungsarbeiten. Die in den Untersuchungen verwendete Papierasche liegt als feinkörniges Material in einem breiten Kornband mit Partikelgrößen zwischen 0,5 µm und 100 µm vor. In Abhängigkeit von der Materialcharge beträgt die Feststoffdichte der Asche 2,63-2,67 g/cm³ und ihre spezifische Oberfläche liegt bei 2,6-5,0 m²/g. Die Papierasche kommt mit den Anteilen der Hauptoxide von 49-59 M.-% CaO, 22-28 M.-% SiO2 und 13-14 M.-% Al2O3 der Zusammensetzung eines Portlandzements nahe, sie ist jedoch etwas kalkärmer und tonerdereicher. In Abhängigkeit von der Herstellungs- und Lagerungshistorie enthält sie zwischen 3 M.-% und 15 M.-% Freikalk (CaO). Mittels Röntgenbeugungsanalyse werden Calcit (CaCO3), Gehlenit (Ca2Al(AlSi)O7), Portlandit (Ca(OH)2) und Belit (Ca2SiO4), Quarz (SiO2) und Talk Mg3Si4O10(OH)2 als Hauptmineralphasen der Papierasche identifiziert. In einigen PA-Chargen werden zusätzlich Freikalk (CaO), Tricalciumaluminat (Ca3Al2O6) und geringe amorphe Anteile gefunden. Aufgrund dieser Eigenschaften werden von der Papierasche auch hydraulische Eigenschaften erwartet, die eine Verwendung als Bindemittel allein oder Bindemittelkomponente im Gemisch mit Portlandzement oder anderen Zusatzstoffen nahe legen. Erste Untersuchungen an der Papierasche dienten der mineralogischen, chemischen, umweltanalytischen und betontechnologischen Charakterisierung der Papierasche, von Zement-PA- und Flugasche-PA-Gemischen. Anschließende Studien befassten sich mit dem Einsatz von Papierasche als Zementzumahlstoff, Zusatz in erdfeuchten Betonen und als Bodenverfestigungsmittel. Im Vortrag werden die wesentlichen Ergebnisse der Forschungsarbeiten vorgestellt und die Einsatzmöglichkeiten der Papierasche als Baustoff im Hinblick auf ihre technologische und nachhaltigkeitsbezogene Eignung bewertet. T2 - Workshop Ressourcen und Recycling im Themenfeld Umwelt CY - Berlin, Germany DA - 18.01.2017 KW - Papierasche KW - Altpapierrecycling KW - Baustoff KW - Bindemittelersatz PY - 2017 AN - OPUS4-39200 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hlavacek, Petr T1 - Corrosion of steel reinforcement in geopolymer mortars - Carbonation resistance, chloride migration, and preliminary corrosion potential data N2 - Geopolymers present a group of novel building materials exhibiting improved chemical resistance, fire resistance and lower CO2 emissions over traditional OPC-based materials. Corrosion of steel rebars in concrete presents one of the main deterioration mechanisms limiting service life of the reinforced structures. The corrosion is accompanied by an expansion of the corrosion products causing high pressures, concrete cracking and finally spalling of a cover layer. Critical chloride concentration, loss of alkalinity and modeling of the steel corrosion are in researchers' spotlight for decades, however steel corrosion in geopolymer materials is insufficiently described and understood yet. An optimized geopolymer mixture based on German hard coal fly ash activated with sodium hydroxide and sodium silicate solutions was selected for steel reinforcement-corrosion experiments. The formation of passive layer on the steel rebars is observed after approx. two weeks of hardening at laboratory temperature. However, alternative heat-treatment at 80°C for several hours leads to immediate formation of the passive layer as well as to a faster strength gain (80 MPa after 24h at 80°C). Chloride diffusion coefficient, Na+ leaching as well as carbonation rate is identified on unreinforced geopolymer mortar samples. The data are used for simulations and design of the steel rebars-corrosion experiments. The effect of chloride ingress, Na+ leaching and carbonation of the geopolymer mortar on the steel-reinforcement corrosion is studied. T2 - II European Geopolymer Network CY - Madrid, Spain DA - 14.07.2017 KW - Geopolymer KW - Steel corrosion KW - Chloride transport coefficient PY - 2017 AN - OPUS4-41058 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Henning, Ricky A1 - Sturm, Patrick A1 - Keßler, S. A1 - Gluth, Gregor T1 - Corrosion of hybrid alkaline cements in saline solution simulating evaporite rock – effect of the Portland clinker content N2 - Two hybrid alkaline cements (HAC) based on Portland clinker, ground granulated blast furnace slag (GGBFS), fly ash and sodium sulfate, as well as an alkali-activated GGBFS/fly ash blend and a Portland cement paste were exposed to a saturated saline solution for 70 days. The combined chemical attack of chloride, magnesium and sulfate ions and the associated changes of the phase assemblage of the materials were studied by X-ray diffraction, thermal analysis and spatially resolved X-ray fluorescence spectroscopy. The experimental results revealed dissolution of ettringite, C-N-A-S-H and calcite, and the formation of gypsum, Kuzel's salt and Friedel's salt; thermodynamic modeling indicated the formation of M-S-H. The resistance of the HAC against attack by the saline solution increased with Portland clinker fraction. The capacity of portlandite to maintain pH at values above 10 is found to be a major factor controlling the resistance of HAC against corrosion in the saline solution. KW - Hybrid cements KW - Alkali-activated materials KW - Magnesium chloride KW - Corrosion KW - Salt attack PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2023.107215 SN - 0008-8846 SN - 1873-3948 VL - 172 SP - 1 EP - 14 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-57638 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Grengg, C. A1 - Gluth, Gregor A1 - Mittermayr, F. ED - Jiang, G. T1 - Alkali-activated materials for sewers N2 - This chapter aims to give a brief introduction into the field of alkali activated materials (AAM) and their physicochemical material behavior when exposed to sulfuric acid and in biochemically aggressive sewer environments. Additionally, the differences in material behavior within chemical (abiotic) and microbially induced acid environments are highlighted. Finally, existing data on overall performance of AAM, compared to conventional concrete-based building materials in sewer systems will be discussed. KW - Alkali-activated materials KW - Geopolymers KW - MIC KW - Sewage systems PY - 2023 SN - 978-3-031-29940-7 SN - 978-3-031-29941-4 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-29941-4_11 SP - 233 EP - 247 PB - Springer CY - Cham AN - OPUS4-57424 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -