Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Die schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) im Beton stellt in Teilbereichen nach wie vor ein Problem bei der Bewertung der Dauerhaftigkeit von Beton dar. Eine der häufigsten Fragestellungen ist immer noch eine schnelle und sichere Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnungen für die Betonherstellung. In der Präsentation wird gezeigt, welchen Beitrag die Gesteinskörnung zur AKR im Beton hat. Dabei wird die Alkaliempfindlichkeit von Gesteinskörnungen quantifiziert und die zu erwartende Schädigung des Betons durch die Gesteinskörnung detaillierter als bisher möglich klassifiziert. Im Vordergrund der Präsentation steht dabei das Verständnis der Auflösungsprozesse von Gesteinskörnungen in KOH-Lösungen (pH ≥ 13) bei unterschiedlichen Reaktionsbedingungen.
Anhand von Löseversuchen an den originalen Lieferkörnungen der Gesteinskörnungen bei 40 °C und mit 1,0 M KOH-Lösung ist es möglich, die Reaktivität der Gesteinskörnungen mit den ermittelten SiO2- und Al2O3-Konzentrationen der alkalischen Lösungen zu beschreiben. Durch eine erhöhte Temperatur von 80 °C und eine abgesenkte Konzentration der KOH-Lösung von 0,1 M können innerhalb von 56 Tagen vergleichbare Ergebnisse zu den Resultaten der Löseversuche bei 40 °C und 1,0 M KOH-Lösung erreicht werden.
In der alkalischen Lösung wird ein bestimmter Teil des gelösten SiO2 durch ebenfalls vorhandenes Al2O3 alumosilikatisch gebunden. Der verbleibende Teil des gelösten SiO2 steht für eine AKR zur Verfügung. Aus der zeitabhängigen Darstellung dieser SiO2-Konzentration wird die Lösegeschwindigkeit ermittelt. Dabei werden vier aufeinanderfolgende Phasen dem Dehnungs- und Rissbreitenverlauf der Probekörper des 40 °C-Betonversuchs zugeordnet. Zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit einer Gesteinskörnung sind die Lösegeschwindigkeiten der letzten drei Phasen entscheidend.
Die Methode bietet eine Möglichkeit, die Alkaliempfindlichkeit einer Gesteinskörnung schnell, sicher und genauer als bisher zu bestimmen. Besonders vorteilhaft sind dabei die direkte Prüfung der Gesteinskörnung an der originalen Korngröße (Lieferkörnung), die zementunabhängige Prüfung, sowie die einfache experimentelle Durchführung und Auswertung.
Processing and cytocompatibility of Cu-doped and undoped fluoride-containing bioactive glasses
(2024)
Sintered or additive-manufactured bioactive glass (BG) scaffolds are highly interesting for bone replacement applications. However, crystallization often limits the high-temperature processability of bioactive glasses (BGs). Thus, the BG composition must combine high bioactivity and processability. In this study, three BGs with nominal molar (%) compositions 54.6SiO2-1.7P2O3-22.1CaO-6.0Na2O-7.9K2O-7.7MgO (13–93), 44.8SiO2-2.5P2O3-36.5CaO-6.6Na2O-6.6K2O-3.0CaF2 (F3) and 44.8SiO2-2.5P2O3-35.5CaO-6.6Na2O-6.6K2O-3.0CaF2-1.0CuO (F3–Cu) were investigated. The dissolution and ion release kinetics were investigated on milled glass powder and crystallized particles (500–600 μm). All glasses showed the precipitation of hydroxyapatite (HAp) crystals after 7 days of immersion in simulated body fluid. No significant differences in ion release from glass and crystalline samples were detected. The influence of surface roughness on cytocompatibility and growth of preosteoblast cells (MC3T3-E1) was investigated on sintered and polished BG pellets. Results showed that sintered BG pellets were cytocompatible, and cells were seen to be well attached and spread on the surface after 5 days of incubation. The results showed an inverse relation of cell viability with the surface roughness of pellets, and cells were seen to attach and spread along the direction of scratches.