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Organisationseinheit der BAM
- 7 Bauwerkssicherheit (11)
- 7.4 Baustofftechnologie (10)
- 7.2 Ingenieurbau (5)
- 7.1 Baustoffe (2)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (2)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (2)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (1)
- 2.4 Prüfung und Bewertung von Explosivstoffen/Pyrotechnik (1)
- 2.5 Konformitätsbewertung Explosivstoffe/Pyrotechnik (1)
- 8.6 Faseroptische Sensorik (1)
Effects of amorphous nano-silica additions on mechanical and durability performance of SCC mixtures
(2012)
In the recent years the application of nanotechnology in building materials has increased
exponentially. One of the most referred and used nano-materials is amorphous silica with
particles size in the nano-range, even though its application and effect in concrete has not been
fully understood yet. It has been reported that nano-silica (nS) addition increases the
compressive strength and reduces the overall permeability of hardened concrete due to the
pozzolanic properties which are resulting in finer hydrated phases (C-S-H gel) and densified
microstructure (nano-filler and anti leaching effects). These effects enhance the durability of
concrete structures such as bridges, quays or off-shore oil facilities in marine environments.
In this study two different types of nano-silica were applied in self-compacting concrete (SCC),
both having similar particle size distributions (PSD) but produced in two different processes
(fumed powder silica and precipitated silica in colloidal suspension). The influence of nanosilica
on SCC was investigated with respect to the properties of concrete in the fresh state
(workability) and hardened state (mechanical properties and durability). Additionally, the
densification of microstructure of the hardened concrete was verified by SEM and EDS analyses.
The obtained results demonstrate that an efficient use of nano-silica in SCC can improve its
mechanical properties and durability. Considering the reactivity of the two nano-silica studied,
colloidal type shown more reactivity at early age, which influenced all the final SCC properties.
Für die rechnerische Dimensionierung der Betondecken im Oberbau von Verkehrsflächen für den Neubau sowie die Erneuerung nach RDO Beton 09 ist die statische Spaltzugfestigkeit an der unteren bzw. unteren und oberen Scheibe des Betonzylinders bzw. Bohrkerns entsprechend der Vorgaben der AL Sp-Beton zu bestimmen. Aufgrund der unzureichenden Kenntnis der Präzision dieses Prüfverfahrens wurden mit einem breit aufgestellten Ringversuch die statistischen Kennwerte an Labor- und Bestandsbetonen unter Vergleich- und Wiederholbedingungen auf der Grundlage des „Merkblatts über die statistische Auswertung von Prüfergebnissen" ermittelt. Für eine möglichst gute statistische Absicherung nahmen an dem Ringversuch 13 erfahrene Prüfstellen teil. Zur Abdeckung des vielschichtigen Einsatzes des Prüfverfahrens erfolgte der Ringversuch an acht Prüflosen. Dabei berücksichtigen einerseits die Prüf lose 1 und 2 mit den im Transportbetonwerk hergestellten Betonzylindern die Erst-/Eignungsprüfung und das darauf aufbauende Prüflos 3 mit Bohrkernen aus einer im Feldversuch hergestellten Fahrbahnplatte mit gleicher Betonrezeptur die Übereinstimmungskontrolle bei Neubaumaßnahmen. Andererseits findet der Einsatz des Prüfverfahrens bei der Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahnplatten bei den Prüflosen 4 bis 7 mit den Bohrkernen aus vier in Waschbetonbauweise ausgeführten Fahrbahnplatten Berücksichtigung. Das zusätzlich aufgenommene Prüflos 8 mit einem Labormörtel dient der Herausarbeitung des Materialeinflusses auf die Präzision der Spaltzugfestigkeitsprüfung. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die Präzision der in der AL SP-Beton beschriebenen Spaltzugfestigkeitsprüfung mit einem Variationskoeffizienten von weniger als 10 % unter Wiederhol- und Vergleichbedingungen hinreichend genau ist. Der geringe Unterschied zwischen den Variationskoeffizienten unter Wiederhol- und Vergleichbedingungen lässt zusätzlich den Schluss zu, dass der Einfluss des unterschiedlichen Personals und der verschiedenartigen Prüftechniken bei den einzelnen Prüfstellen relativ gering ist. Die im Rahmen des Ringversuchs gewonnenen Erkenntnisse haben bereits partiell Eingang in die Normung gefunden.
The high demand for sustainable and durable building materials requires profound knowledge on the material properties. In this respect, the phenomena occurring at nano-level are of crucial importance for the design of new building materials. Therefore, all around the world, increasing amounts of funding are being directed to research projects dealing with material properties on nano-level, which is claimed to have tremendous potential for the future. One of the most referred to and used cementitious nano-material is amorphous silica with a particle size in the nano-range, even though its application and effects on concrete have not been fully understood yet. Olivine (Mg,Fe)2Si04 is the fastest weathering siiicate mineral dissolving easily in acid. Düring dissolution in acid the metallic ions (Mg2+,Fe2+) are replaced by H+, yielding Si(OH)4 monomers and metallic ions in solution. After cleaning treatments an amorphous nano-silica is obtained. The produced olivine nano-silica (OnS) has a specific surface area between 100 and 400 m2/g, the size of the primary particles, which are agglomerated in Clusters, ranges from 10 to 25 nm and the impurity content is below 5 % IV. Literature related with the application of OnS in cement based materials is scarce; only one research work performed by Justnes and Ostnor 121 is available. Thus, the effect of adding OnS in cement based Systems has been not studied. Based on this, the present research aims on elucidating the effects of OnS in the fresh and hardened state of cement pastes and mortars.
Design of a cementitious coating system for corrosion protection: Phase 1 binder materials selection
(2014)
This paper presents the first results of an ongoing research project on the development of a cementitious thin layer coating system with high resistance against chloride penetration and carbonation. It is intended to display the decision process used for selecting raw materials as well as the conclusions based on test results and theoretical deliberations. In this phase, only the influence of the binder materials was analyzed concerning mechanical properties. The system should enhance the durability of new and old concrete structures exposed to aggressive environments, be based on market available materials and fulfill the requirements of the German guideline for concrete repair (Rili-SIB).
Entwicklung eines PCC-Leichtmörtels zur Instandsetzung einer denkmalgeschützten Sichtbetonfassade
(2015)
Der Schutz und Erhalt der Originalsubstanz stehen im Mittelpunkt jeglicher denkmalpflegerischer Instandhaltungsmaßnahmen. Das äußere Erscheinungsbild spielt hierbei - im Gegensatz zur klassischen Betoninstandsetzung - eine größere Rolle. Nichtsdestotrotz dürfen die technischen Belange auch hier nicht außer Acht gelassen werden. Die Ermittlung des Ist- und Sollzustands stellt die Grundlage einer dauerhaften Instandsetzung dar. Der vorliegende Beitrag zeigt Schäden und Schadensursachen an einem denkmalgeschützten Gebäude in Leichtbetonbauweise auf. Das Bauwerk wurde hinsichtlich seines Schädigungsgrads, -umfangs und der maßgeblichen Schadensursachen untersucht. Im Rahmen dieser Untersuchungen wurden gehäuft Risse, Abplatzungen und Bewehrungskorrosion festgestellt. Die durch eine Brettschalung strukturierte Sichtbetonfassade soll im Zuge der Instandsetzungsmaßnahme möglichst originalgetreu wiederhergestellt werden.
Bei der Auswahl von geeigneten Instandsetzungsmethoden und -produkten konnte aufgrund fehlender Normen und Richtlinien für die Instandsetzung von denkmalgeschützten Leichtbetonbauten nicht auf bereits existierende Produkte und Methoden zurückgegriffen werden. Daher wurde in Anlehnung an die Richtlinie "Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen" (RL SIB) des DAfStB eine polymermodifizierte Betonergänzungsmasse mit leichter Gesteinskörnung entwickelt. Ausgehend von der Hauptschadensursache, der karbonatisierungsinduzierten Bewehrungskorrosion, wurden erforderliche Eigenschaften der Betonergänzungsmasse in enger Absprache mit der zuständigen Denkmalschutzbehörde und dem involvierten Fachplaner abgestimmt. Neben den grundlegenden mechanischen Eigenschaften spielen in diesem Anwendungsfall spezielle Eigenschaften wie z.B. farbliehe Anpassung der Betonergänzungsmasse, Möglichkeit der Oberflächenstrukturierung, Zeitfenster der Verarbeitbarkeit sowie die Modellierbarkeit eine wichtige Rolle. Der entwickelte PCC-Leichtmörtel berücksichtigt dabei auch den Einfluss einer geringen Schwind- und Quellneigung der Betonergänzungsmasse um Delaminierung infolge unterschiedlicher Längenänderungen zu vermeiden und somit eine dauerhafte Instandsetzung zu gewährleisten. Weiterhin wurde das Verbundverhalten des entwickelten PCCL Leichtmörtels für unterschiedliche Schichtaufbauten untersucht.
Reinforced concrete buildings are frequently damaged by cracks, spalling and corroded
reinforcement bars. The present article focuses on the damage analysis of one of the first
buildings in Berlin that was constructed using reinforced lightweight concrete, which makes it
historically important. The compressive strength, carbonation depth, location and diameter of
reinforcement bars as well as moisture and salt profiles were determined. The carbonationinduced corrosion of the reinforcement bars represented the main damage of the building.
Certified repair mortars with lightweight aggregates (LWA) do not exist on the German
market. Therefore, an appropriate repair mortar was developed in accordance with DIN EN
1504 and the German guideline for the repair and protection of concrete structures (RL-SIB).
On the one hand, historic preservation requirements, such as: colour of the mortar,
possibilities of surface patterning, maximum preservation of the original substance and
reversibility of any Intervention must be met. On the other hand, technical requirements of the
relevant Standards must be achieved. The developed mix was designed to resist the identified
causes of deterioration. Thermal strains within the repair mortar and between the repair
mortar and the Substrate influence the crack formation and thus the durability. Therefore,
special attention was paid to the bonding and shrinking behaviour of the concrete repair
System. By using polymers, both hardened mortar properties and durability were influenced
positively.
During the past 20 years, innovative developments in concrete technology have enabled the production of ultra-high performance fibre reinforced concretes (UHPFC) for the protection and preservation of concrete structures. The main characteristics of UHPFC comprise high compressive and flexural strength as well as high ductility compared to normal strength, normal weight concrete (NSC). This paper focuses on the analysis of crack formation and crack propagation in UHPFC under tensile loading under quasistatic conditions by using acoustic emission (AE) and optical deformation analysis (ODA).
AE is a non-destructive technique to monitor the development of micro structural damage processes caused by external forces. In this context, AE allows for a continuous monitoring of changes in the microstructure (cracks) over time and the corresponding localisation by appropriate algorithms. The AE measurements were performed along with ODA at the surface of the samples in order to analyse the deformation behaviour of the samples and the crack propagation.
For the tests, a UHPFC reference mixture was developed and tested with three different volume percentages of steel fibres (1.0 V.-%, 2.0 V.-%, and 3.0 V.-%). This paper shows that the application of AE is a suitable method to analyse the crack propagation in UHPFC specimens under tensile loading and to localise the crack initiation. Furthermore, insights into the failure mechanism of the fibres are offered by the analysis of the signals of the AE measurements, which allows for a better understanding of UHPFC and its general performance.
The interaction mechanism of ultrasonic waves with surface-breaking cracks in reinforced concrete has been studied. For this, a detailed numerical analysis of the medium was first conducted using the spectral finite element method. Subsequently, measurements were conducted on a reinforced beam sample before and after mechanical-load-induced cracking. It was concluded that for the considered configuration, waves passing through the cracks dominated the tip-diffracted ones. In addition, substantial changes in the travel time and amplitude of the signals were observed when cracks were present.