Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (63) (entfernen)
Sprache
- Englisch (35)
- Deutsch (22)
- Mehrsprachig (6)
Schlagworte
- Rheology (14)
- Rheologie (6)
- Cement (5)
- Concrete (5)
- Betoninstandsetzung (4)
- Geopolymers (4)
- Instandsetzung (4)
- Self-compacting concrete (4)
- Alkali-activation (3)
- Beton (3)
Organisationseinheit der BAM
Paper des Monats
- ja (2)
Self-compacting concrete (SCC) differs substantially from normal concrete as regards the quantity of superplasticiser dosage. The functionality of superplasticisers, based on the polycarboxylate ether (PCE) superplasticiser customary with SCC, is nowadays very well understood at construction material research level. However, knowledge concerning pertinent correlations does not always permeate practice to an equal extent. PCEs are extremely polymorphic as opposed to earlier superplasticiser groups, which still possess a considerable proportion of the superplasticiser market. The geometry of polymers can be adjusted individually to performance characteristics required for certain uses. Yet, in selecting a superplasticiser for its specified rheological properties, a very strong influence can equally be exerted simultaneously on the subsequent hydration process. The charge density of the PCE employed also plays a key role in connection with both rheology and early hydration.
A silica residue from waste treatment of chlorosilane production was used together with solid sodium aluminate to test its applicability for the production of one-part geopolymers. The blend was activated with water and cured at 70 °C. The degree of reaction and strength were determined after 1, 3, and 7 days. The reaction products were analyzed by XRD and SEM/EDX. Until the third day of curing the degree of reaction of the residue reached 51 % and the strength was 8.9 MPa. The reaction product was identified as geopolymer containing zeolite A. Thus, the results confirmed that the residue may be used in the production of geopolymers. However, after 3 days of curing no further progress of reaction was observed and the strength slightly decreased, which was attributed to changes in the structure of the geopolymeric gel. It was further observed that even harsh vacuum drying left some water (presumably zeolitic water and surface hydroxyl groups) in the geopolymer.
Trotz der zahlreichen Möglichkeiten zur Beeinflussung der Mörteleigenschaften durch Mischungsmodifikationen ist es nahezu unmöglich, einzelne Eigenschaften unabhängig von anderen zu verändern. Bei einer Mischungsoptimierung muss im Einzelfall immer entschieden werden, welcher der gewünschten Eigenschaften die höchste Priorität zukommt. Anhand von Parameterstudien wird im vorliegenden Artikel verdeutlicht, wie es für bestimmte Anwendungen sinnvoll sein kann, die Verschlechterung einzelner Eigenschaften zu akzeptieren, wenn dadurch eine für den speziellen Einsatzfall essenzielle Eigenschaft verbessert werden kann. Die komplexen Wechselwirkungen der einzelnen Bestandteile fuhren dazu, dass auch scheinbar widersprüchliche Kombinationen von Zusatzmitteln im Einzelfall erforderlich werden können. Zur Anpassung der meisten Mörteleigenschaften gibt es verschiedene Möglichkeiten der Zielerreichung mit jeweils unterschiedlichen Nebeneffekten. Frisch- und Festmörteleigenschaften sind dabei gleichermaßen zu beachten.
Derzeit erfolgt in mehreren Arbeitsgruppen unter Einbindung interessierter Kreise die Überarbeitung der 2001 erschienenen Richtlinie 'Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen' (Instandsetzungsrichtlinie) des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton e.V. (DAfStb). Hierüber wird in dem nachfolgenden Beitrag berichtet, um der Fachwelt frühzeitig darzustellen, in welche Richtung die Fortschreibung des Regelwerkes geplant ist.
Die geplante neue Richtlinie wird nach derzeitigem Beratungsstand eine deutliche inhaltliche Erweiterung erfahren. Daher wird sie in 'Richtlinie für die Instandhaltung von Betonbauteilen' (Instandhaltungsrichtlinie) umbenannt und wird Festlegungen zu der grundsätzlichen Vorgehensweise bei der Instandhaltung unter Berücksichtigung der Komponenten Wartung, Inspektion, Instandsetzung und Verbesserung in Anlehnung an DIN 31051 enthalten. Da diese umfassenderen Aufgaben deutlich präziser beschrieben werden, konkretisieren sich auch die Anforderungen an die erforderliche Qualifikation des sachkundigen Planers, der zukünftig verstärkt die 'Restnutzungsdauer' bei seiner Planung beachten und in entsprechende Maßnahmen umsetzen muss.
Mit den Ergänzungen und Änderungen wird die Richtlinie an die aktuellen Entwicklungen und Regelungen im Betonbau angepasst. Gleichzeitig gewinnt die Planungsleistung erheblich an Bedeutung. Für Instandsetzungsprodukte gemäß DIN EN 1504 werden, die Beseitigung derzeit noch enthaltener Unklarheiten und technischer Defizite auf europäischer Ebene vorausgesetzt, Verwendbarkeitsmöglichkeiten aufgezeigt. Die Ausführung von Instandhaltungsmaßnahmen wird durch die Einführung von Überwachungsklassen mit zugehörigen Anforderungen an die durchzuführenden Prüfungen spezifiziert und damit konkretisiert.
The construction sector has traditionally been a source of employment in African regions. However, due to policy changes, cut backs in public investments as well as a fall in the number of employments in the private sector have been observed in many countries. Furthermore a shift from registered companies to informal contractors could be noticed. Many contractors offer services they do not provide permanently or for which the required equipment has to be borrowed. A study that was published in 2000 about the situation in Tanzania pointed out that only ca. 15% of the enterprises that offer concrete works own a concrete mixer. The building practice with concrete varies widely over the African continent. Whereas the level of technology and the infrastructure for cement and concrete in South Africa is elaborate, in East Africa and particularly those that were heavily suffering from civil war during the nineties of the last century, the availability of cement and concrete is poor and these materials are far from being everyday building practice. Most of the population relies on indigenous forms of construction requiring wood obtained from felling of forest trees and ultimately contributing to de-forestation. Informal settlements in South-Africa and Kenya are literal evidence where originally green natural vegetation has been turned into artificial desert-like landscapes.
Baupraxis und Infrastrukturentwicklung im Hinblick auf die Betonindustrie in Ost- und Südafrika
(2011)
Der Bausektor stellt in Afrika traditionell eine der stabileren Quellen für den Arbeitsmarkt dar. Durch ständige Wechsel in der Politik wurden jedoch in zahlreichen Ländern Einschnitte bei den öffentlichen Investitionen sowie ein Rückgang der Beschäftigtenzahlen im Privatsektor beobachtet. Darüber hinaus konnte eine Verlagerung von offiziell tätigen und registrierten hin zu nicht registrierten Bauunternehmen festgestellt werden. Zahlreiche Bauunternehmen bieten Dienstleistungen an, die sie nicht ständig ausführen oder für die sie sich das erforderliche Gerät leihen müssen. Einer im Jahre 2000 hinsichtlich der Situation in Tansania veröffentlichten Studie zufolge verfügen nur etwa 15 % der Unternehmen, die Betonbauarbeiten anbieten, über einen eigenen Betonmischer. Die auf dem afrikanischen Kontinent angewandten Baupraktiken im Betonbau weichen erheblich voneinander ab. Während Südafrika über eine fortgeschrittene Technologie und eine hoch entwickelte Infrastruktur im Hinblick auf die Zement- und Betonindustrie verfügt, sind Zement und Beton in den ostafrikanischen Ländern, insbesondere in jenen, die in den 90er Jahren des vergangenen Jahrhunderts von schweren Bürgerkriegen erschüttert wurden, kaum verfügbar und zählen keinesfalls zu den in der täglichen Baupraxis verwendeten Baustoffen. Hier wird auf einheimische Baumethoden, bei denen vorwiegend Holz verwendet wird, zurückgegriffen. Dieses wird durch Abholzung gewonnen, was schließlich zur Rodung ganzer Waldgebiete führt. Die ohne entsprechende Planung, Genehmigung und Erschließung errichteten Siedlungen in Südafrika und Kenia veranschaulichen erschreckend, wie einstmals von grüner Vegetation bedeckte Landstriche in künstliche, wüstenartige Landschaften verwandelt wurden.
Errichtet aus Glas und Beton prägen heute unzählige Sakralbauten der 1950er- und 60er-Jahre unsere Stadtbilder. Nicht selten sind in diesen Kirchen erhebliche Schäden an den Betonglasfenstern zu verzeichnen. Diese fachgemäß zu erhalten, erfordert spezielles technisches und denkmalpflegerisches Know-how. An der Entwicklung geeigneter Instandsetzungsstrategien arbeitet derzeit ein interdisziplinäres Projektteam.
Wärmebehandlung und Autoklavierung von UHPC - Neue Perspektiven für die Betonfertigteilindustrie
(2011)
Das Gefüge von UHPC ist durch eine dicht gepackte und fehlstellenarme Matrix gekennzeichnet. Eine zusätzliche Optimierung ist durch eine Wärmebehandlung bzw. hydrothermale Nachbehandlung (Autoklavierung) unter einem Wasserdampfsättigungsdruck möglich. Die Wärmebehandlung von Beton ist ein in der Betonfertigteilindustrie geläufiges Verfahren, um die Erstarrungszeit zu verkürzen und höhere Frühfestigkeiten zu erreichen.
Selbstverdichtender Beton verhält sich unter Temperatureinfluss anders als Normalbeton, da die Rheologie neben der fortschreitenden Hydratation zusätzlich durch die von der Zeit und dem Hydratationsfortschritt abhängige Adsorption von Fließmitteln beeinflusst wird. Anhand rheometrischer Betonversuche an SVB unterschiedlicher Entwurfskonzepte mit variierter anionischer Ladungsdichte im Fließmittel wird verdeutlicht, dass mehlkornreiche SVB bei niedrigen Temperaturen sehr robust sind, während bei hohen Temperaturen mehlkornärmere Entwürfe zu bevorzugen sind. Darüber hinaus wird gezeigt, wie sich unterschiedliche Fließmittelmodifikationen in bestimmten Temperaturbereichen verhalten. Anhand des Wasser-Feststoff-Verhältnisses und des Adsorptionsverhaltens von Fließmitteln werden die maßgeblichen Prozesse erläutert und Möglichkeiten für die Entwicklung robuster Mischungen für individuelle Temperaturbereiche aufgeführt.--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Regarding the temperature dependent performance, self-compacting concrete (SCC) distinguishes from normal concrete, since its rheology does not only depend upon the hydration itself but supplementary upon the adsorption of superplasticizers, which is affected by the time and the hydration progress. Based on rheometric concrete investigations with different SCC mixture compositions and varied anionic charge densities of the superplasticizers, it is shown that SCC, which is rich in powder components, shows robust performance at low temperatures, while compositions with lower powder contents are favourable at high temperatures. Furthermore, the performance of different superplasticizer modifications at different temperature ranges is demonstrated. The relevant processes are explained by means of the water to powder ratio as well as the adsorption behaviour of superplasticizers, and options for the development of robust mixture compositions for individual temperature ranges are itemised.
Although being a very promising area of concrete technology, computational modeling of fresh concrete flow is a comprehensive and time consuming task. The complexity and required computation time are additionally increased when simulating casting of heavily reinforced sections, where each single reinforcement bar has to be modeled. In order to improve the computation speed and to get closer to a practical tool for simulation of casting processes, an innovative approach to model reinforced sections is proposed here. The basic idea of this approach is to treat the reinforcement zone as a porous medium in which a concrete is propagating. In the present paper, the numerical implementation of this concept is described. A methodology allowing for the computation of the equivalent permeability of the steel bars network is suggested. Finally, this numerical technique efficiency is evaluated by a comparison with experimental results of model fluids casting in model formworks.
Nachdem vor ca. 20 Jahren in Japan die Entwicklung der selbstverdichtenden Betone begann, dauerte es weitere 10 Jahre, bis diese Entwicklung auch Europa erreichte. Obwohl im Fertigteilsektor bereits deutlich mehr SVB zum Einsatz kommt als im Transportbetonbereich, bleiben die Produktionsmengen hinter dem zurück, was die Potenziale und Chancen dieser Technologie eigentlich erwarten ließen. Eine Ursache für die geringe Marktverbreitung sind die stark schwankenden und teilweise nur schwer beherrschbaren Frischbetoneigenschaften dieser Betone.
Im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts Microcon wurden wirtschaftliche und ökologische Ansätze zur Verwendung von Feinstfüllstoffen so genannten Microfillern in Bauprodukten, die auf zementgebundenen Systemen basieren, untersucht. Hauptzielsetzung war die Entwicklung von modifizierten Bindemitteln und Zusätzen für die Transportbeton- und Fertigteilindustrie bis hin zur Marktreife. Eine der Neuentwicklungen war eine leicht handhabbare Werktrockenmischung für selbstverdichtenden Beton (SVB), die alle Schlüsselkomponenten bis auf das Bindemittel und die grobe Gesteinskörnung enthält und eine hohe Robustheit in der Anwendung gewährleistet.
In Produktionspausen können in Betonwerken nennenswerte Lagerungsintervalle entstehen. Auf Baustellen und in den Instandsetzungen werden Zement- und Trockenmörtelsäcke teilweise über längere Zeiträume gelagert. Auch im Zusammenhang mit Zementimporten und zunehmend filigran abgestimmten Betonrezepturen die bereits bei kleinen Änderungen der Ausgangsstoffe sensibel reagieren, nimmt die Relevanz der Zementlagerung zu. Aus diesem Grund wurde der Einfluss der Zementlagerung auf die Eigenschaften von Betonen in einer Versuchsreihe an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) ermittelt.
Stabilising admixtures are commonly used additives in repair mortars and grouts. Beyond this, such type of admixture is increasingly used in concrete and other cementitious materials. In particular when fresh mortar or concrete properties have to be adjusted reliably, stabilising agents can be beneficially used to improve workability and robustness of the mixture. The mode of operation of these admixtures varies, rather affecting either the liquid phase or the solid particles in the dispersion, both causing strong interactions with the mortar or concrete system, and significant changes in their rheological behaviour. Furthermore, these are strongly affected by the environmental temperature during the casting process. In the paper the effect of temperature on the performance of stabilising agents in cementitious systems is presented and how performance changes affect fresh and hardening mortar or concrete properties. Particular attention is placed on interactions between stabilising agents and superplasticizers. Results are discussed with special focus on self-compacting concrete.
Reaction products and strength development of wastepaper sludge ash and the influence of alkalis
(2014)
Wastepaper sludge ash (WSA) from a newsprint paper mill was investigated for its mineralogical composition and its reaction products and strength development after activation with water and sodium and potassium hydroxide solutions. The results showed the WSA to consist of calcite, free lime, gehlenite, tricalcium aluminate, belite, talc, quartz and probably a glassy phase. The principle reaction product was monocarboaluminate (CO3–AFm) for the water- as well as for the alkali-activated WSA. Formation of monocarboaluminate and strength gain was more rapid for the alkali-activated WSA until 1 day of curing. However, afterwards reactions proceeded much slower when alkali solutions were used, leading to an about twice as high compressive strength for water-activated WSA mortars after 28 days of curing. The observed behavior is tentatively ascribed to a less uniform microstructure of the alkali-activated WSA. Significant differences between NaOH- and the KOH-activated WSA were not observed.
Worldwide an increasing migration from rural to urban regions can be observed. Hence cities are growing and as a result the building density and the land sealing rise. Concrete as commonly used building material in urban structures provides a high heat storage capacity. Therefore the microclimate in cities has become warmer than in the surrounding areas. This phenomenon is called Urban Heat Island Effect. To mitigate this situation a large scale application of self-cooling concrete pavers is an approach to reduce the urban heat island effect. Making use of evaporation enthalpy, this new type of pavements counterbalances the absorption of solar radiation and the subsequent transfer of heat to the surrounding environment. The typical double-layer structure of concrete paving stones can be maintained. The mass concrete acts as a water storage layer and is covered by a permeable face concrete. As the different requirements of these layers demand different concrete mixtures, they are developed and optimised for their respective functions. This paper presents some suitable no-slump concrete mixtures that combine a sufficient compressive strength as well as good water transportation properties for the above mentioned approach.
Polysaccharides provide high potential to be used as rheology modifying admixtures in mineral binder systems for the construction industry such as concrete or mortar. Since superplasticizers have become state of technology, today, concrete is more and more adjusted to flowable consistencies. This often goes along with the risk of segregation, which can be effectively avoided by adding stabilising agents supplementary to superplasticizers. Stabilising agents are typically based on polysaccharides such as cellulose, sphingan gum, or starch. Starch clearly distinguishes in its effect on rheology from other polysaccharides, mainly due to the strong influence of amylopectin on the dispersion and stabilisation of particles. Based on rheometric investigations on cementitious and limestone based dispersions with different volumetric water to solid ratios, the mode of operation of modified potato starch is explained in comparison to a sphingan gum. It is shown that the stabilising effect of starch in a coarsely dispersed system is mainly depending upon the water to solid ratio and that above a certain particle volume threshold starch mainly affects the dynamic yield stress of dispersions, while plastic viscosity is affected only to a minor degree. Sphingans operate more independent of the particle volume in a coarsely dispersed system and show significantly higher effect on the plastic viscosity than on the yield stress. In systems incorporating superplasticizers, influences of both stabilising agents on yield stress retreat into the background, while both observed polysaccharides maintain their effect on the plastic viscosity.
African cement infrastructure is quite complex. Apart from Northern Africa and South Africa in particular, cement plants are scarce resulting in highly unstable cement pricing. Clinker and cement are imported from overseas, e.g. from Portugal, Turkey, Pakistan, Indonesia, and China. Imports are typically determined by the lowest price, and as a result the countries of origin of products vary regularly yielding large scatter of properties. Quality control and a good quality infrastructure are thus of utmost importance for the safety of the populace, an issue, which is actually often neglected. With funding of the German Metrology Institute (PTB) and support of the SPIN project, a proficiency testing scheme for cement testing according to EN 196 was set up for African laboratories. Proficiency testing schemes, also called round robins, are inter-laboratory performance comparisons allowing participants to evaluate themselves against pre-established criteria. They are a powerful tool to help laboratories improve their performance as well as demonstrate their competences to accreditation bodies or customers. 26 laboratories from 20 nations, 18 of which from Africa, participated. The BAM Federal Institute for Materials Research and Testing acted as coordinator and provider of the scheme. The aim of the round robin was to interpret the submitted data further beyond the pure statistic analyses. The data provided a positive picture of the performance of the participants in general, but it also exhibited a number of technical fields that need improvement. The paper provides the general results of the scheme and analyses identified strengths and weak points based on the submitted and non submitted data as well as on discrepancies from the EN 196 procedures during measurements. The application of EN standards for material testing is critically discussed and since quality infrastructure is also always an issue between industrial and political stakeholders, suggestions for the mitigation of the identified shared problems are given.
Üblicherweise werden Werkzeuge für den industriellen Einsatz aus hochlegierten Chromstählen hergestellt. Für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen werden oft Werkzeuge aus speziellen Nichteisen-Metalllegierungen (NE-Metall) verwendet. Für diese sogenannten funkenarmen Werkstoffe und deren mögliche Schlagpartner gibt es bisher keine umfassenden Untersuchungen mit Aussagen zur Zündwahrscheinlichkeit.
Die TRGS 723, Abschn. 5.15, fordert den Nachweis der Funkenfreiheit der verwendeten Werkstoffpaarung. Jedoch sind Werkzeuge keine Geräte oder Schutzsysteme im Sinne der Richtlinie 2014/34/EU. Deshalb ist es nicht möglich, Werkzeuge in Übereinstimmung mit dieser Richtlinie zu zertifizieren. Der Nachweis der Erfüllung dieser Anforderungen ist durch Zertifizierungen im sogenannten "gesetzlich nicht geregelten" Bereich möglich. Die BAM bietet diese Zertifizierung für "Funkenarme Werkzeuge" im Rahmen ihres Zertifizierungsprogrammes an.
Die bisherigen Ergebnisse der hier vorgestellten Untersuchung haben gezeigt, dass es keine funkenfreien, metallischen Werkzeuge (non-sparking Tools) gibt. Entscheidend ist im Hinblick auf die TRGS 723, ob zündfähige Funken entstehen oder nicht. Es ist immer die Frage, worauf die Werkzeuge im praktischen Anwendungsfall schlagen oder fallen gelassen werden können, d.h. aus welchem Material der mögliche Schlagpartner besteht. Dies können metallische Schlagpartner, aber auch Betonoberflächen sein. Unterschiedliche Kombinationen von Werkstoffen ergeben bei Schlagbeanspruchung im explosionsgefährdeten Bereich jeweils unterschiedliche Zündwahrscheinlichkeiten. Aber auch die Höhe der beim Einsatz der Werkzeuge möglichen kinetischen Schlagenergie und der Brenngas/Luft-Atmosphäre im betreffenden explosionsgefährdeten Bereich sind wichtige Einflussgrößen.
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.
One-part geopolymers offer advantages over conventional geopolymers with regard to handling and storage of feedstocks. However, they often suffer from a low degree of reaction, a high amount of crystalline byproducts, and consequently low strength. In this study, one-part geopolymers were produced from rice husk ash (RHA) and sodium aluminate, and investigated by XRD, ATR-FTIR, SEM and compressive strength testing. The compressive strength of the material was 30 MPa, i.e. significantly higher than for comparable one-part geopolymers. This is attributed to an almost complete reaction of the RHA and the absence of crystalline byproducts (zeolites) in the hardened geopolymer.
Mit Veröffentlichung der europäischen Normenreihe EN 1504 in den Jahren 2004 bis 2008 mussten in Deutschland die bisherigen nationalen Regelungen für die Instandsetzung von standsicherheitsrelevanten Betonbauteilen angepasst werden. Im vorliegenden Entwurf der neuen Instandhaltungs-Richtlinie wurden die Hinweise zur Planung und Durchführung von Instandsetzungsmaßnahmen aus der Instandsetzungsrichtlinie des DAfStb von 2001 entsprechend überarbeitet und aufgrund neuer Erkenntnisse ergänzt. Außerdem wurde das Regelwerk um Gesichtspunkte der Instandhaltung erweitert, sodass die Aspekte Wartung, Inspektion und Verbesserung nun in Anlehnung an DIN 31051 berücksichtigt werden. Zudem wurden Regelungen aus der ZTV-ING sowie der ZTV-W übernommen. Im ersten Teil dieses Artikels geben wir einen Überblick über die Gliederung und wesentliche neue Inhalte wie die Ausweitung der Instandsetzungsprinzipien.
In einer Artikelserie stellen wir die neue Instandhaltungs-Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton (DAfStb) vor. Im zweiten Teil geht es um Betonersatz- und Oberflächenschutzsysteme sowie Rissfüllstoffe. Es werden als Folge des EuGH-Urteils vom Oktober 2014 zukünftig keine Anforderungen an Bauprodukte mit dem Nachweis über allgemeine bauaufsichtliche Prüfzeugnisse gestellt. Stattdessen werden auf Basis der Anforderungen individueller Bauwerke notwendige Merkmale von Bauprodukten für die Instandsetzung definiert. Außerdem wird Teil 3 der neuen Instandhaltungs-Richtlinie "Ausführung der Instandsetzung und Überwachung" vorgestellt. Neu ist hier die Einführung von Überwachungsklassen, die sich aus der Art des instand zu setzenden Betonbauteils (standsicherheitsrelevant oder nicht) und der auszuführenden Arbeiten ergeben, zum Beispiel Instandsetzung oder Verstärkung. Am Ende dieses Artikels wird kurz der 4. Teil der neuen Instandhaltungs-Richtlinie erläutert.
Industrial wastes (bottom ash, crushed concrete fines, filter residue, paper ash and lignite fly ash) have potential for use in building materials, for instance as raw materials for clinker production, as supplementary cementitious materials (SCMs) or mineral additions in concrete. The properties of the products are dependent on the reactivity of the waste materials used, which can be classified as inert, latent hydraulic or pozzolanic. In this study, waste materials were first characterised. This was followed by theoretical considerations of the mentioned application options. Experiments were limited to evaluation of potential as SCMs and, for this purpose, activity index measurements and calorimetric and thermogravimetric analyses were performed. Finally, the synergetic effects of various waste materials were considered. Paper ash (calcium oxide source) and filter residue (amorphous silicon dioxide source) showed the best prospects for use as cementitious material components.
The fresh behaviour of self-compacting concrete (SCC) at varying temperatures differs from that of normal vibrated concrete. This is because the rheology of SCC depends not only on degree of cement hydration, but also on the adsorption of superplasticizers – mostly polycarboxylate based polymers (PCE) -, which is affected by the time and hydration progress. Due to the variety of PCEs and mixture compositions for SCC a prediction of the rheology at varying temperatures is complicated. The charge densities of PCEs as well as the water to solid ratio in the paste are identified to be the main decisive parameters for robust fresh concrete properties.
Rheometric concrete investigations with different SCC mixture compositions and varied anionic charge densities of the PCE were conducted. SCC which is rich in powder components showed robust performance at low temperatures while SCC with low powder content was favourable at high temperatures. High charge density PCE pointed out to be very robust at low temperatures but at high temperatures it significantly reduced the flow retention. Low charge density PCE could not generate self-compacting properties at low temperatures but retained the flow performance over sufficiently long time. Based on considerations about particle interactions and adsorption mechanisms of PCEs, the relevant processes are explained and options for the development of robust mixture compositions for individual temperature ranges are itemised.
Im Hinblick auf die Konformitätsbewertung der Druckfestigkeit von Beton wird es in der für 2014 geplanten Fassung der EN 206 signifikante Änderungen geben. Neben den bisher bekannten Verfahren werden auch sogenannte Kontrollkartensysteme als Konformitätsnachweis zugelassen. Dabei können beliebige Kontrollkartensysteme verwendet werden, sofern nachgewiesen werden kann, dass der maximale Durchschlupf (Average Outgoing Quality Limit, AOQL) 5 % beträgt. Im informativen Normenanhang werden zwei grundlegende Verfahren, das sogenannte Shewhart-Verfahren sowie das CUSUM-Verfahren (Cumulative Sum) beschrieben, welche beide die Forderung an das AOQL erfüllen.
Kontrollkartensysteme sind eigentlich Werkzeuge zur Prozesssteuerung. Sie können effektiv dabei helfen, die Produktion technisch, ökonomisch und ökologisch zu optimieren. Allerdings sind Kontrollkarten deutlich komplexer in der Anwendung als die bisher normativ erfassten Methoden. Der vorliegende Beitrag stellt die neuen Verfahren und deren Besonderheiten anhand von Beispielen vor. Darüber hinaus werden der Zusatznutzen bei sachgerechter Anwendung im Vergleich und Vor- und Nachteile zu den bisherigen Verfahren dargestellt und diskutiert.--------------------------------------------------------------------------------------
With regard to the conformity assessment of the compressive strength of concrete, there will be significant changes in the EN 206, which is scheduled for publication in 2014. So called control chart systems will be approved supplementary to the existing methods. Any control chart can be used as long as the system can grant an average outgoing quality limit (AOQL) of 5 %. The informative appendix of the standard presents two fundamental control chart methods, the so called Shewhart method and the CUSUM method (cumulative sum), both of which fulfill the required AOQL.
Control card systems are actually tools for process control. They can effectively help to optimise production processes technically, economically, and ecologically. However, control charts are much more complex to use than the methods known from the recently applied standard. This paper presents these new methods and their characteristics using examples. Furthermore, the additional benefit of these systems is illustrated and advantages and disadvantages are discussed in comparison to existing methods.
Innovative admixture technology has significantly widened up the ränge of possibilities of concrete engineers. For many decades the water to cement ratio (w/c) was the major influencing factor for the performance of concrete. Due to the need to adjust a consistency, which still allowed reasonable workability, the w/c was typically significantly higher than technologically reasonable. Rheology modifying admixtures Support adjusting the concrete consistency largely independent of the w/c. It was only after the invention of the first superplasticizers that modern concrete technology significantly evolved in terms of flowability, strength, and durability, and only due to the steady evolution of the technology modern innovations, such as Self-Compacting Concrete, Ultra-High-Performance Concrete, or Engineered Cementitious Composites were made possible. Today’s superplasticizers are extremely versatile and can be adjusted to individual technologicalspecifications. However, the other side of the coin of versatility is that cementitious Systems incorporating superplasticizers have become more sensitive against environmental influences, such as the environmental temperature, which may cause unwanted effects or demand for supplementary admixture use such as stabilizing admixtures. Hence, concrete mixture composition with admixtures demands for a high level of expertise and offen there is lack of awareness about the mode of Operation of rheology modifying admixtures among concrete technologists. The paper gives a comprehensive overview about rheology modifying admixtures such as superplasticizers or stabilizing agents, and how they can be used depending upon the application in the most favourable way. Based on experiences with the sub-Saharan African concreting boundary conditions, which exhibit many challenges in terms of environmental boundary conditions and construction site logistics, conclusions are finally drawn, how admixtures can be used in the most beneficial way to improve the concrete casting Situation.
Hochfeste und ultrahochfeste Stahlfaserbetone eignen sich aufgrund ihrer Eigenschaften für den Einsatz bei extremen mechanischen Beanspruchungen. Das für diesen Einsatz erforderliche duktile Bruchverhalten unter Zugbeanspruchung wird ausschließlich durch die Zugabe von geeigneten Stahlfasern und deren Wirkung in der Zementsteinmatrix erreicht. Für eine gezielte stoffliche Optimierung des Systems sind fundierte Kenntnisse zur Wirkungsweise der Stahlfasern notwendig, die bei bisherigen Untersuchungen lediglich auf Basis von klassischen Messverfahren zerstörender Prüfungen gewonnen wurden. Durch das Einbeziehen von Methoden der zerstörungsfreien Materialcharakterisierung können das Bruchverhalten hochfester und ultrahochfester Stahlfaserbetone orts- und zeitaufgelöst untersucht und die einzelnen Phasen des Schädigungsprozesses identifiziert werden. Anhand der vorliegenden Ergebnisse von Zugversuchen eines ultrahochfesten Stahlfaserbetons wird der kombinierte Einsatz von Methoden der zerstörungsfreien Materialprüfung gezeigt und deren Anwendbarkeit in der Analyse des Bruchverhaltens diskutiert. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Charakterisierung der ausschlaggebenden Versagensmodi unter Zugbelastung durch die einzelnen Verfahren und dem Vergleich zu klassischen Messmethoden (z. B. Extensometer). Die Zugversuche wurden dazu parallel durch optische Verformungsanalyse mittels Bildkorrelation (DIC), Schallemissionsanalyse (SEA) und 3-D-Computertomografie (CT) begleitet.
Die Herausforderung einer anspruchsvollen Natursteininstandsetzung liegt in der richtigen Zusammensatzung der Steinersatzmassen. Dabei müssen vielerlei, teilweise gegenläufige Interessen miteinander vereinbart werden: Mechanische und bauphysikalische Belange müssen genauso beachtet werden wie denkmalpflegerische und gestalterische Aspekte. Auf die konkreten Anforderungen und Voraussetzungen einer Restaurierungsaufgabe reagieren zu können, ist die Grundvoraussetzung für ein gutes Gelingen. Hilfreich sind hier Mischungen, die modular aufgebaut sind und sich individuell und flexibel an die Erfordernisse anpassen lassen.
The study introduces the porous medium model for the simulation of concrete flow through highly-reinforced sections. It shows that numerical simulations can predict concrete behavior during casting and help to avoid expensive mistakes.
Seit Juli 2014 liegt die EN 206:2014 als neue Betonnorm vor. Neben kleineren Änderungen ergibt sich hierdurch als einschneidende Änderung zur Vorgängerversion EN 206-1:2008 ein ergänzendes Konzept zur Konformitätsbewertung der Druckfestigkeit von Beton. An dieser Stelle werden neben dem bekannten Mittelwertkriterium alternativ sogenannte Kontrollkartenverfahren möglich. Für die Konformitätsbewertung stellt in diesem Zusammenhang insbesondere die Kusum-Methode (kumulierte Summen, aus dem Englischen cusum – cumulative sum) ein Novum dar. Weiterführende Informationen zu Kusum-Methode in der Konformitätsbewertung können der Literatur entnommen werden. Eigentlich ist die Kusum-Methode aber nicht für die Konformitätsbewertung entwickelt worden, sondern vielmehr für die Produktionskontrolle. Der Unterschied zwischen Konformitätsbewertung und Produktionskontrolle ergibt sich daraus, dass die Konformitätskontrolle eine Bedeutung für die öffentliche Sicherheit hat und dass eindeutige technische Grenzwerte vorliegen müssen, die nicht unterschritten werden dürfen, während die Produktionssteuerung ein Werkzeug mit frei wählbaren Grenzwerten für Hersteller ist. Der Handlungsbedarf ist für die Produktionskontrolle optional und ergibt sich in der Regel aus Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen.
This contribution presents the results of structural and compressive strength investigations on cured andhigh-temperature treated silica-based one-part geopolymer-zeolite composites. The specimens weresynthesized from two different silica sources, sodium aluminate and water. The phase content as well asthe compressive strength of the cured composites varied depending on the starting mix-design and thesilica feedstock. Besides geopolymeric gel, A-type zeolites and hydrosodalites were the major reactionproducts. One of the silica feedstocks yielded significantly higher compressive strength (19 MPa), whilethe other one appears to cause less variation in phase content. Strength testing indicated an improvementon heating up to
200–400 °C (28 MPa) followed by a moderate decrease up to 700 °C. Above 700 °C the sys-tems underwent new phase formation and shrinkage (volume decrease) deformations. After exposureat 1000 °C the different mixes consisted of a mix of several stuffed silica phases, almost pure hexago-nal nepheline or amorphous phase. Depending on the mix-design, the onset temperature of the hightemperature phase transformations varied.
Numerical simulations of concrete castings are complex and time consuming. In order to decrease simulation time and to simplify simulation procedure, an innovative modelling approach, which treats reinforced sections in a formwork as porous media, was proposed. In the previous studies, this numerical model was proved suitable to simulate casting of model yield-stress fluids through reinforced elements. This article focuses on the experimental validation of the proposed model at the concrete scale. For this purpose, a large-scale laboratory casting of a highly reinforced beam is performed. The casting process is numerically simulated and the numerical results are compared to the experimental measurements.
One-part alkali-activated (geopolymer) mortars based on three different silica-rich starting materials and sodium aluminate, with and without ground granulated blast furnace slag (GGBFS) addition, were tested regarding sulfuric acid resistance according to DIN 19573:2016-03 (70 days at pH = 1). Corresponding pastes were characterized by XRD, SEM, chemical analysis, 29Si MAS NMR and 1H-29Si CPMAS NMR after water storage and after acid exposure. The mortars exhibited a high resistance against sulfuric acid attack, with the best ones conforming to the requirements of DIN 19573:2016-03. The analytical results showed that this was due to precipitation of silica gel at the acid-mortar interface, which formed a mechanically stable layer that protected the subjacent mortar and thus inhibited further degradation. The addition of GGBFS decreased the acid resistance via formation of expansive calcium sulfate phases.
While calcined clays in general have been credited with a great potential to mitigate CO2 emissions related to cement production and consumption, calcined brick clays are currently understudied in this regard. In the present work, two brick clays, a low-grade kaolinitic clay, and a mixed clay composed of 50% brick clay and 50% low-grade kaolinitic clay were studied regarding transformations on calcination, and strength and durability performance as well as pore structure of mortars made with the blended cements. All calcined clays exhibited pozzolanic reactivity, with the performance of the brick clays inferior to the low-grade kaolinitic clay. However, the mixed clay performed very similar to the low-grade kaolinitic clay, which points to a viable option for optimal use of brick clays in cementitious systems. The carbonation resistance of the blended cement mortars was generally worse than that of the plain Portland cement mortar, as expected, but the former exhibited a significantly improved chloride penetration resistance. The latter improvement was due to pore structure refinement in the blended cement mortars, compared to the Portland cement mortar.
Rising temperatures worldwide pose an increasing challenge for safe and healthy living conditions. Particularly inner cities have been affected by these environmental changes because of the materials used to build houses, streets and infrastructure. The most common building material is concrete. It shows a specific heat capacity, while the heat conductivity for Standard concrete is low. Thus, the use of concrete generates a high capacity of heat storage. In addition, extensive soil sealing also contributes to the temperature rise of inner city areas compared to
their surroundings. To mitigate this so-called urban heat island effect, a self-cooling concrete paver was developed. This paver is able to store water. The evaporation of the water at elevated temperatures provides a cooling effect. This paper focuses on determination of this new paver’s capability to cool the surface and the surrounding. The new paver’s cooling Qualities were analysed in a series of laboratory tests. To prove the results outside of laboratory conditions, two fields (12 m × 8 m) with self-cooling and reference pavers were installed in Spain.
This paper presents and discusses the results of the tests. Correlation between reduced surface temperature of the self-cooling concrete pavers and the air temperature is examined.
European and Germany regulations demand an elaborate waste management to save natural resources, reduce waste volumes deposited at landfills and enhance sustainable development by recycling of various residues. Research into the use of these materials in the construction sector and other fields is a positive step forward in achieving these objectives. BAM shares its latest findings.
To design robust self-consolidating concrete (SCC) for various environmental conditions, it is essential to understand the relevant mechanisms that control the flow performance. This paper depicts how high range water reducing agents (HRWRAs) interact with clinker and hydration phases, and it discusses the important role of the charge density of polycarboxylic HRWRAs in the way the rheology is affected. Based on the rheometric investigations on SCC mixture compositions with different water to powder ratios (w/p) and observations of their pastes' Vicat setting times, the study shows that increasing charge densities of the HRWRA and decreasing w/p reduce the flow retention and have lesser retarding effect on the setting. Based on the test results and discussions optimization procedures for the mixture composition and the HRWRA modification are suggested to achieve optimized performance for varying environmental situations and highest robustness for specific conditions.
Additive manufacturing of alkali-activated materials currently attracts a lot of attention, because of the possibility to produce customized high-performance elements for a range of applications, potentially being more resource-efficient than conventionally produced parts. Here, we describe a new additive manufacturing process for alkali-activated materials that is based on selective laser-heating of lithium aluminate/microsilica slurries. The new process-material combination allows to manufacture elements with complex geometries at high building rates and high accuracy. The process is versatile and transferrable to structures of sizes differing by orders of magnitude. The mechanical strength of the obtained materials was in the range of values reported for conventional metakaolin-based geopolymers, and superior to what has been hitherto reported for alkali-activated materials produced by additive manufacturing. This mechanical performance was obtained despite the fact that the degree of reaction of the lithium aluminate and the microsilica was low, suggesting that significant reactions took place only at the surface of the microsilica particles.
The most common method for determination of the carbonation depth is the sprayed application of indicator solutions, Phenolphthalein in particular. Since the aerosols of Phenolphthalein are suspected to be carcinogenic, efforts have been intensified to use alternative indicators for the determination of carbonation depth. The subject and aim of this research paper are to examine indicator solutions from Alizarin Yellow R, Thymol Blue and a Mixed Indicator. These indicator solutions are commercially available and are not suspected to be carcinogenic.
For the purpose of this research, samples previously stored under accelerated carbonation conditions (1% CO2) were examined by thermogravimetric analysis (TGA) and examination of the pH value. Additionally, the electrolytic back-titration for determination of total CO2 amount was carried out comparatively to TGA.