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Fünf verschiedene Messverfahren wurden zur Partikelgrößenanalyse von nanodispersen ZrO₂-Pulver verglichen. Mit der Laserstreulichtanalyse, der dynamischen Lichtstreuung (heterodyne DLS und homodyne DLS-PCS), der Sedimentationsanalyse im Zentrifugalfeld und der Ultraschallspektrometrie wurden wässrige ZrO₂-Suspensionen mit verschiedenen Feststoffkonzentrationen hinsichtlich ihrer Partikelgrößenverteilung analysiert. Als Referenz diente die REM-Analyse zur Ermittlung der Primärpartikelgröße (ca. 40 nm). Mit den hier vorgestellten Messverfahren konnten in den entsprechenden Suspensionen nur Sekundärpartikel im Bereich von 105 nm bis 224 nm detektiert werden, die somit auf das Vorhandensein von Aggregaten bzw. harten Agglomeraten hinweisen.
Im Betonbau hat sich im Laufe der vergangenen Jahrzehnte ein grundlegender Wandel von einer Massenanwendung hin zu einer innovativen, zukunftsorientierten und leistungsbasierten Baustofftechnologie vollzogen. Heute besteht Beton nicht mehr lediglich aus Zement, Wasser und Gesteinskörnungen, sondern kann durch die Verwendung von Zusatzstoffen und chemischen Zusatzmitteln signifikant verbessert werden. Der im Bereich der Zusatzmittel erzielte Fortschritt ebnete zudem den Weg für die Entwicklung neuer Betontypen wie zum Beispiel selbstverdichtender Beton (SVB) und Hochleistungsbeton (HLB), indem die Verarbeitbarkeit vom Wasser-Zement-Wert (w/z) abgekoppelt wurde. Während der w/z und die Sieblinie der Gesteinskörnungen bei herkömmlichen Betontypen die für die Verarbeitbarkeit relevanten Mischungsparameter darstellten, weisen SVB und HLB komplexere Leistungsparameter auf; in puncto Leistungsfähigkeit fallen hier insbesondere die Mehlkornkomponenten ins Gewicht. Dadurch wird das System komplexer und zugleich anfälliger für Abweichungen bei der Produktion. Erschwert wird die Identifizierung möglicher Einsparpotenziale durch die Schwierigkeit der Vorhersage der Auswirkungen von Veränderungen im Produktionsprozess und bei der Mischung.
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.
Time-resolved in situ investigation of Portland cement hydration influenced by chemical admixtures
(2016)
Numerous admixtures are used in the building practice to customize the properties of the cement paste during application. The influences of admixtures on the course of cement hydration and formation of hydrate phases have to be considered. Polycarboxylate ether (PCE) based polymeric superplasticizers (SPs) are known to retard the setting of the cement paste. The extent of the retardation differs depending on the molecular structure of the SP. Additionally, the presence of a stabilizing agent (SA) in the cement paste has a retarding side effect on the setting. The initial cement hydration processes and the detailed mechanisms of the retardation influenced by PCEs, as well as their interactions with particular SAs, are insufficiently understood. Up to now, only the results of phenomenological studies were taken into account to describe this retardation process. A detailed structure analysis monitoring the change of the phase composition during the hydration was never applied. Both SP and SA affect the adsorption of the sulphate ions on the clinker particles, causing changes in the formation of ettringite during the initial hydration, and are therefore a crucial part of the setting process itself. Here, the initial hydration of cement influenced by the interaction of SP and SA was monitored in situ by synchrotron X-ray diffraction. The high time resolution of the measurements allowed a continuous detection of the hydrates formed. The hydration was followed from the starting point of water addition and for couple of hours afterwards. The hydration of the levitated cement pellets containing starch as SA was initialized by adding aqueous solutions of different commercial SPs. Changes in the ettringite formation were detected in comparison to the reference hydration of pure cement.