@phdthesis{Scholz2016, author = {Scholz, Yvonne}, title = {Dauerhaftigkeit von Beton - Wirkungsweisen von Betonzusatzstoffen zur Vermeidung einer AKR}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42076}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2016}, abstract = {Auch 75 Jahre nach einem ersten dokumentierten Schadensfall stellt die Alkali-Kiesels{\"a}ure-Reaktion (AKR) ein aktuelles Problem dar. International werden derartige Sch{\"a}den durch diese chemische Reaktion durch die Verwendung von mineralischen Betonzusatzstoffen im Beton maßgeblich vermindert. Einen besonderen Einfluss hat dabei das gel{\"o}ste Aluminium aus den Zusatzstoffen, deren Wirkungsweise aber noch nicht ausreichend gekl{\"a}rt ist. Die vorliegende Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit der Aufkl{\"a}rung und dem Vergleich der Wirkungsweise aluminiumhaltiger Betonzusatzstoffe unterschiedlicher Art und Herkunft und deren Wechselwirkungen sowohl mit der Porenl{\"o}sung als auch der Zementsteinmatrix. Die Spannweite der untersuchten Zusatzstoffe (ZS) reicht dabei von rein siliciumhaltigen ZS, wie Microsilica, {\"u}ber aluminium-/siliciumhaltige (z.B. Metakaolin) bis hin zu rein aluminiumhaltigen ZS. Als Ausgangspunkt wurden Betonproben mit einer alkalireaktiven Gesteinsk{\"o}rnung (GK) untersucht, bei denen ein teilweiser Austausch des Zementes durch die ZS mit unterschiedlichen Aluminiumgehalten erfolgte. Anhand der Dehnungen der Betonbalken, gelagert bei 40°C (Nebelkammer), konnten erste deutliche Unterschiede hinsichtlich der dehnungsreduzierenden Wirkung der ZS in Abh{\"a}ngigkeit von der Lagerungsdauer unter konstanten Bedingungen gezeigt werden. In einem zweiten Schritt galt es, dass L{\"o}severhalten der ZS in alkalischer L{\"o}sung unterschiedlicher Konzentrationen (1M bzw. 0,1M KOH-L{\"o}sung) sowohl bei 40°C als auch bei 80°C und mit unterschiedlichen Feststoff/Laugenverh{\"a}ltnissen zu untersuchen. Es konnte nachgewiesen werden, dass sowohl Silicium als auch Aluminium in ausreichender Konzentration aus dem ZS gel{\"o}st werden m{\"u}ssen, wobei das Si/Al-Verh{\"a}ltnis entscheidend f{\"u}r eine dauerhafte AKR-vermeidende Wirkung im Beton ist. Untersuchungen an Zement/ZS-Mischungen sollten neue Erkenntnisse {\"u}ber die stofflichen Ver{\"a}nderungen sowohl am erh{\"a}rteten Zementstein als auch in der ausgepressten Porenl{\"o}sung liefern, die wesentlich durch die ZS beeinflusst werden. Der Vergleich mit den Dehnungen des Betonversuchs zeigte, dass die ZS, die neben Al auch Si in ausreichender Konzentration l{\"o}sen, im Wesentlichen sowohl durch die Absenkung der Hydroxid- und Alkaliionenkonzentration als auch durch die Bildung zus{\"a}tzlicher C-S-H- und/oder C-A-S-H-Phasen eine Dehnungsreduzierung bewirken. Dar{\"u}ber hinaus zeigte sich, dass die Mischung eines silicium- mit einem aluminiumreichen ZS in gleichen Anteilen zwar erm{\"o}glicht, die Wirkungen eines nachweislich AKR-vermeidenden ZS auf die Porenl{\"o}sung und die Zementsteinmatrix ann{\"a}hernd nachzustellen, die langfristige Dehnungsreduzierung mit dieser Mischung im Beton jedoch nicht erreicht werden konnte. Folglich gibt es neben den nachgewiesenen Wechselwirkungen zwischen ZS und alkalischer L{\"o}sung bzw. Zementsteinmatrix weitere Reaktionen insbesondere auch mit der GK, die entscheidend f{\"u}r die dauerhafte Vermeidung einer AKR im Beton durch die Zugabe von ZS sind.}, subject = {Alkali-Kiesels{\"a}ure-Reaktion; AKR; Beton; Zusatzstoffe; Vermeidung; Alkali-silica reaction; ASR; Supplementary cementing materials SCMs; Durability; Concrete; Beton; Betonzusatzstoff; Alkali-Kiesels{\"a}ure-Reaktion}, language = {de} } @phdthesis{Priebe2022, author = {Priebe, Nsesheye Susan}, title = {Influence of calcination conditions and varying compositions on the reactivity and performance of brick clays as supplementary cementitious materials}, doi = {10.26127/BTUOpen-5881}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-58816}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2022}, abstract = {Calcined clays as supplementary cementitious materials (SCMs) have been identified and credited to be a viable solution in mitigating the CO₂ emissions related to cement production and consumption. Calcined clays range from a variety of different clay types based on an assortment of varying minerals and compositions. While extensive data is available on kaolinitic clays (based on the 1:1 clay type), other clays such as brick clays (based on the 2:1 clay type) are currently understudied, although such clays are largely more available than the kaolinitic clays. The aim of this thesis is to draw attention to the varying compositions present in two selected brick clays in Germany and elaborate on how such compositions affect their suitability to be used as SCMs in blended cement systems. The novelty of this thesis explains the relationship between the reactivity of the bricks to their varying compositions and their suitability for their employment as SCMs. This was based on their chemical and physical transformations in the calcination temperature range 650-900 or 950 °C, and the performance of the calcined brick clays in blended cement systems measured by their heat evolution, strength development and durability-related properties. The results of their performance were compared to two kaolinitic clays with varying compositions. While the kaolinitic clays generally exhibited the best performance as SCMs, the brick clay with a lower Fe₂O₃ content showed promising results similar to the kaolinitic clays when an optimum calcination temperature is applied and when substituted at a moderate cement substitution rate. Thus, this finding promoted further efforts made to improve the reactivity of the brick clay by producing a mixed clay composed of 50 \% brick clay (with Fe₂O₃ content) and 50 \% kaolinitic clay. The mixed clay was compared to the two individual brick clays and one kaolinitic clay, whereby optimum calcination conditions were performed in large-scale simulating an industrial-scale production of SCMs. All calcined clays exhibited pozzolanic reactivity, with the performance of the brick clays inferior to the kaolinitic clay, however, the mixed clay performed very similar to the kaolinitic clay. At a similar degree of hydration compared to plain Portland cement, the good performance of the mixed clays was especially evident in the strength development and improved chloride penetration resistance, which was caused by a refinement in the pore structure in the cementitious systems. Moreover, it was deduced that not only the high surface area, but also, the solubility of Si and Al ions in the resulting calcinate of the mixed clays plays a significant role when calcined at ~600-700 °C, which points to viable options for optimal employment of brick clays in cementitious systems.}, subject = {Brick clay; Calcined clay; Illite; Blended cement; Hydration; Ziegelton; Kalzinierten Tone; Zement; Ersatzstoff; Tonerdezement; Illit; Verkalkung; Temperaturverhalten; Betonfestigkeit}, language = {en} }