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Die Habilitationsschrift zielt darauf ab, den Erkenntnisstand zur Bauteilwiederverwendung (Produktrecycling) und zum Materialrecycling (stoffliches Recycling) aufzuzeigen. Wissenschaftlich fundiert und Impuls gebend werden unter Nachhaltigkeitsprämissen potenzielle Wiederverwendungsmöglichkeiten für großformatige Betonbauteile und Verwertungsmöglichkeiten für Bauschuttfraktionen herausgearbeitet. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf die Rohbaukonstruktion industriell errichteter Wohnbauten der DDR-Zeit, die zum Rückbau anstehen. Bewertet werden baustoff-, -technische,- rechtliche, -technologische, wirtschaftliche, ökologische sowie logistische Kriterien für das Produkt- und Materialrecycling. Anhand von untersuchten Szenarien wird auch verdeutlicht, dass Ressourcen- und Energieeffizienz miteinander vernetzt sind. Im Rahmen des Materialrecyclings wird aus Ressourceneffizienzgründen vordergründig die Verwertung von rezyklierten Gesteinskörnungen zur Herstellung von Beton diskutiert. Des Weiteren werden hauptsächlich die in Plattenbauten anzutreffenden schadstoffhaltigen Baustoffe aufgezeigt inklusive deren gesundheitliche und abfallwirtschaftliche Auswirkungen und Behandlungsoptionen. Im Ergebnis der Analysen wird empfohlen, wie Bauten zukunftsorientiert zu errichten sind und dass sich das Lehrangebot an die sich verändernden Bedingungen, unter dem Aspekt nachhaltig zu bauen/Schließung von Stoffkreisläufen, verändern muss.
Die GURNEY-Energie lässt Aussagen über den Energiegehalt eines Sprengstoffes und somit über sein Arbeitsvermögen zu. Diese im militärischen Bereich etablierte Größe wurde im Rahmen dieser Arbeit für verschiedene zivil genutzte Sprengstoffe bestimmt. Es wurden Sprengstoffe gewählt, die im gewerblichen Bereich häufig angewendet werden, z.B. in Steinbrüchen oder im Bergbau. Die Bestimmung der GURNEY-Energien dieser Gesteinssprengstoffe wurde mit dem ebenfalls aus dem militärischen Bereich adaptierten Zylindertestverfahren durchgeführt. Dazu wurden die Messbedingungen an die Anforderungen, die zivile Sprengstoffe an einen solchen Test stellen, angepasst. Ferner wurde eine neue Methode zur Aufzeichnung der Versuche entwickelt. Mit Hilfe einer Ultra-High-Speed-Kamera wurde die seitliche Zylinderrohraufweitung infolge der sich durch die Detonationswirkung ausbreitenden Schwaden aufgezeichnet. Dadurch ergeben sich neue Möglichkeiten zur Auswertung der Zylindertests. Im Gegensatz zu der üblicherweise eingesetzten Streak-Aufnahmetechnik können mit der hier verwendeten Methode mehr Informationen aus einem Versuch gewonnen werden. Aus den Zylindertestdaten lassen sich mit Hilfe der sogenannten GURNEY-Gleichung die GURNEY-Energien und auch die häufig verwendeten GURNEY-Konstanten ermitteln.
Die JWL- Zustandsgleichung (Jones – Wilkens – Lee – Zustandsgleichung) beschreibt den Druckverlauf der sich ausbreiten Detonationsschwaden. Diese Zustandsgleichung ist Bestandteil verschiedener Computercodes zur numerischen Simulation von Detonationsprozessen. Da solche Simulationen immer mehr an Bedeutung gewinnen, ist eine Kenntnis der sprengstoffspezifischen Parameter auch für zivil genutzte Sprengstoffe wichtig. Bislang sind nur sehr wenige zivile Sprengstoffe hinsichtlich ihrer JWL-Parameter untersucht worden. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein einfaches Näherungsverfahren entwickelt, um die sprengstoffspezifischen JWL-Parameter der untersuchten zivilen Gesteinssprengstoffe durch partielles Fitting der aus den Daten der Zylindertestversuche erhaltenen Energiekurven zu bestimmen.
67 Jahre nach Ende des WK II werden immer noch Kampfmittel gefunden. Insbesondere Bombenblindgänger stellen wegen ihrer enormen Wirkung eine Gefahr für Leben und Gesundheit dar. In stark bombardierten Gebieten, wie die Stadt Oranienburg werden besonders viele Bombenblindgänger gefunden. Diese Gefahrenlagen sind nach dem Polizei- und Ordnungsrecht (POR) unverzüglich zu beseitigen. Jede Gefahrenbeseitigung ist mit einem erheblichen Eingriff in das öffentliche Leben verbunden. Es gibt Zeiten, da werden 1-2 Entschärfungen von Großbomben pro Monat erforderlich. Die Belastungen für die Bevölkerung und die Verantwortlichen sind extrem hoch, da Evakuierungen, Verkehrsumleitungen und –unterbrechungen mit der Gefahrenbeseitigung einher gehen. Außerdem ist jede dieser Maßnahmen mit erheblichen Kosten verbunden. Die Häufigkeit der Funde an Bombenblindgängern hat nach der Suche einer Methode, Technologie oder Strategie geführt, die zum Ziel hat, Gefahrenbereiche zu identifizieren und möglich die Zahl und Ablageorte von Großbomben zu finden. Nur in wenigen Fällen gehört die historische Recherche zu dem Standardprogramm der Suche nach Bombenblindgängern. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die detaillierte historische Recherche eine sehr preiswerte Alternative zur Aufklärung von Gefahrenlagen durch die vorgenannten Kampfmittel darstellt. In dieser wissenschaftlichen Arbeit wird eine Methodik vorgestellt, die es aufgrund der Auswertung von historischen Dokumenten wie Luftbilder, Akten zur Planung von Luftangriffen, Erfolgskontrollen alliierter Streitkräften nach Bombardierungen, etc. erlaubt, konkret Gefahrenbereiche zu identifizieren und ggf. auch die Zahl der noch im Boden zu vermutenden Blindgänger zu ermitteln. In den Archiven der alliierten Streitkräfte insbesondere die der US Amerikaner und Großbritanniens finden sich sehr viele Dokumente, die allerdings an sehr unterschiedlichen Orten abgelegt sind. Es bedarf viel Zeit und vor allem Fähigkeit, die wichtigen Dokumente zu finden. Die Arbeit zeigt, wie die wichtigen Dokumente gefunden werden können. Es gibt eine Fülle von Informationen, die strukturiert, komprimiert und zu den erwünschten Ergebnissen führen können. Die Arbeit gibt einen Überblick über die unterschiedlichsten Arten von Dokumenten und reiht diese nach ihrer Aussagefähigkeit. Schließlich zeigt die Methode, dass es ganz konkrete Hinweise auf Gefahren gibt, so dass es möglich ist diese Gefahren gemäß des POR, die gefährlichste Situation zuerst, zu beseitigen. Mit dieser Methodik steht ein Verfahren zur Verfügung, das es erlaubt insbesondere aus der Luft bombardierte Kriegsziele der Alliierten zu untersuchen und somit heute noch zuverlässig Hinweise auf Gefahrensituationen zu erhalten. Für Oranienburg konnten mit Hilfe der Methodik Flächen in/um Oranienburg hinsichtlich des Verdachts auf Bombenblindgänger differenziert und anhand einer Gefahrenkarte visualisiert werden. Durch das Verschneiden der ermittelten Gefahrenbereiche mit den Erkenntnissen aus der Betrachtung der Schutzgüter war es erstmals möglich, anhand der resultierenden Gefährdungskarte Kampfmittelräumungsmaßnahmen in Fällen konkurrierender Gefahrenlagen für das Stadtgebiet von Oranienburg zu priorisieren. Die Räummaßnahmen werden derzeitig mit Hilfe eines Räumkonzeptes umgesetzt. Das Räumkonzept berücksichtigt unter Beachtung des Grundsatzes der Verhältnismäßigkeit ein flurstücksbezogenes Raumkonzept und damit die Interessen wie z.B. geplante Baumaßnahmen der Stadtverwaltung von Oranienburg.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Sicherheitskonzeptes für einen ehemali-gen Truppenübungsplatz am Beispiel des ehemaligen Truppenübungsplatzes „Königsbrück“ im Spannungsfeld zwischen akuten Gefährdungslagen auf der Liegenschaft und daraus resul-tierenden rechtlichen Anforderungen an den Liegenschaftseigentümer, naturschutzrechtlichen Anforderungen und dem Nutzungsdruck aus dem Umfeld. Der ehemalige Truppenübungs-platz „Königsbrück“ befand sich im Untersuchungszeitraum im Eigentum einer Stiftung des privaten Rechts, der Stiftung Wald für Sachsen. Wesentlicher Teil ist die Entwicklung des Sicherheitskonzeptes hinsichtlich der Gefährdungs-situation durch Kampfmittel aber auch durch Altlasten, durch nicht verkehrssichere bauliche Anlagen und den Nutzungsdruck durch unbefugte Dritte. Für die Analyse der Gefährdung durch Kampfmittel wurde durch die Eigentümerin auf der Fläche ein Testfeldnetz angelegt, um über die stichprobenartige Untersuchung Aussagen zur Kampfmittelbelastung auf der Flä-che treffen zu können. Auf Basis eines einfachen, aus Praxis entwickelten Bewertungssystems konnten diesen Feldern Prioritäten zugewiesen werden. Ebenso wurden weitere Sicherheits-maßnahmen, beispielsweise für den Waldbrandschutz, entwickelt. Für die Analyse der Gefährdung und die laufende Verwaltung der Liegenschaft wurde durch die Eigentümerin ein geografisches Informationssystem aufgebaut, dessen Bedeutung für die Liegenschaftsverwaltung und –entwicklung analysiert wird. Ein strategisches Sicherheitskonzept basiert maßgeblich auf dem zu wählenden Betreibermo-dell und seiner Ausgestaltung. Daher ist die Analyse der privatrechtlichen Stiftung als Eigen-tümerin ebenfalls Gegenstand dieser Arbeit. Auf Grundlage des entwickelten Sicherheitskon-zeptes werden verschiedene, sowohl privatrechtliche als auch staatliche, Betreibermodelle für die Liegenschaftsverwaltung und –entwicklung vorgestellt und unter verschiedenen Aspekten, u. a. dem Haftungsrecht, den erforderlichen Befugnissen der Akteure, den Entwicklungszielen und der möglichen Öffnung für die Allgemeinheit betrachtet. Für die Analyse des Betreiber-modells wurden vorliegende Gutachten, die Rechtslage sowie betriebswirtschaftliche Aspekte ausgewertet. In Auswertung dieser Daten und Gutachten konnten Vorschläge für zukünftige Betreibermodelle abgeleitet werden. Dabei wird ein staatliches Betreibermodell empfohlen. Die in dieser Arbeit entwickelten Methoden und Ergebnisse sind, mit flächenspezifischen Modifikationen, auf die Verwaltung und Entwicklung anderer ehemals militärisch genutzter Flächen übertragbar.
Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methodik zur systematischen Bewertung von Gefahren durch Bombenblindgänger. Durch die massiven strategischen Luftangriffe der Alliierten im Zweiten Weltkrieg verblieb eine Vielzahl von Bombenblindgängern im Boden, die bis heute nur teilweise beräumt wurden und in den betroffenen Bundesländern und Kommunen große Aufwendungen für die Gefahrenabwehr notwendig machen. Beispielhaft dafür ist die Stadt Oranienburg in Brandenburg, die im Zweiten Weltkrieg von Bombardierungen betroffen war und großflächig als Verdachtsgebiet für Bombenblindgänger anzusehen ist. Im Rahmen der Angriffe wurden durch die amerikanischen Bombergruppen zum großen Teil Bomben mit chemischen Langzeitzündern, die heute zur Selbstdetonation ohne äußeren Einfluss neigen, eingesetzt. Bis heute haben sich in Oranienburg fünf Selbstdetonationen ereignet. Die umfassende Abwehr dieser akuten Gefahr ist durch die hohen Kosten der Kampfmittelbeseitigungsmaßnahmen kurzfristig nicht leistbar, daher müssen nach Polizei- und Ordnungsrecht die größten Gefahren zuerst beseitigt werden. Zur Priorisierung der Kampfmittelbeseitigungsmaßnahmen ist daher die großflächige, objektive Bewertung und Differenzierung der Gefährdung aufgrund von Bombenblindgängern, die aus dem Aufeinandertreffen von Gefahren und Schutzgütern resultiert, notwendig. Bedingt durch die diversifizierten Nutzungsstrukturen und die multiplen Gefahren im Verdachtsgebiet, ist die Anwendung eines geografischen Informationssystems zur Bewertung der Gefährdung erforderlich. Auf der Grundlage einer umfassenden Recherche von Daten über die Gefahren und Schutzgüter kann die gesamte Fläche von Oranienburg hinsichtlich der Gefahren und Schutzgüter klassifiziert werden. Mittels eines mathematisch beschriebenen Bewertungsalgorithmus, der mit der entwickelten Gefahren-Wirkungs-Matrix realisiert wird, ist die Differenzierung des Untersuchungsgebietes hinsichtlich der Gefährdung durch Bombenblindgänger möglich. Die im Rahmen der Dissertation entwickelte Methodik zur Gefährdungsbewertung ist objektiv, reproduzierbar, jederzeit aktualisierbar und auf beliebige Untersuchungsgebiete anwendbar. Sie ermöglicht die Vergleichbarkeit von Gefährdungssituationen und damit die objektive Priorisierung von Maßnahmen zur Abwehr von Gefahren durch Bombenblindgänger.
This thesis proposes a design of experiment for testing and evaluation of the equipment and the methods used in manual mine clearance. The thesis is based on several metal detector trials and a trial of manual demining methods. The core of this dissertation comprises four metal detector trials performed in Germany and Croatia in 2003 and 2005. The purpose of these trials was to investigate the feasibility of the tests described in the CWA (Comit´e Europ´een de Normalisation /CEN/ Workshop Agreement) 14747:-2003, the standard for testing metal detectors for humanitarian demining. The goals of the trials were: to find an appropriate design of experiment for testing metal detectors; to establish the use of ROC diagrams (Receiver Operating Characteristics) and POD curves (Probability of Detection) in the analysis of the experimental results; and to gain practical experience in organising and conducting metal detector trials. A part of this thesis is devoted to a trial of manual demining methods performed in Mozambique in 2004. The main goal of that trial was to compare the speed of various manual demining methods, including the most common excavation methods. The outcome of this work are the proposals and recommendations for an update of the standard for testing metal detectors CWA 14747:2003. Maximum detection height measurements were performed as a part of the metal detector trial carried out in Croatia in 2005. The results reveal a high variability of the maximum detection height. This high variability needs to be taken into account in all experiments. A part of the variability is caused by the differences between the operators and by the setup of the metal detector. It is therefore recommended that two kinds of experiments with the maximum detection height as a response variable are defined in the next update of CWA 14747:2003. The first kind should include the setup, the soil and the operator as factors in the design of experiment. The in-soil measurements with the same detector should be performed with repeated setups and with several operators. The second kind of experiments should be experiments evaluating the influence of other predictor variables. In those experiments, it is recommended to perform one-factor or multiple-factor in-air measurements with the operators and the setup as a block. The main part of the metal detector trials described in this thesis were the detection reliability tests. Detection reliability tests as described in CWA 14747:2003 come closest to representing the real field conditions in demining. They include many environmental influences and, most importantly, many of the human factor influences. However, each test design is a compromise between fully representative conditions and cost effectiveness. In this thesis, a fractional factorial design based on the Graeco-Latin square is proposed as a solution to the experimental problem. The results are reported in the form of ROC diagrams and POD curves. The crossover design enables each operator to work with fewer detector models within a certain time. The variations of the design enabled an unbiased comparison of detectors in each soil and with each target model separately. It is recommended that the solutions proposed in this thesis be incorporated in the standard CWA 14747:2003. It has been shown that maximum detection height measurements provide the information about the best possible performance of a metal detector in a reliability test.
This study investigates the applicability of remote sensing in general and imaging spectrometry in particular, for contaminated site detection and investigation with a focus on fuel hydrocarbon soil contaminations. Laboratory experiments were conducted to investigate the reflectance spectra of typical contaminants, contaminants at typical concentrations in soils, related materials and detection limits in a range of wavelengths from 0.38 µm to 2.5 µm. Characteristic absorption features of different organic chemicals, natural and man-made materials are described. Detection limits for fuel hydrocarbon contaminants in soils are defined, and the separability of hydrocarbon soil contaminations from other hydrocarbon-bearing materials is described. Data interpretation experiments using an imaging spectrometry dataset were conducted to assess the applicability of established data interpretation algorithms and to develop a method of detecting and separating different classes of hydrocarbons in imaging spectrometry datasets.
Four column reactors working as a Submerged Fixed Bed Reactor were studied under laboratory conditions in order to stimulate conditions affecting the bioremediation of diesel and gasoline. The objective was to adapt the processes of bioremediation of diesel and gasoline in a Fixed Bed column reactor to the specific conditions of groundwater contamination that are present in Mexico (Refinery of Salamanca) in order to obtain drinking water. The method consists of the constant monitoring of diesel biodegradation inside a reactor filled with an organic material working in parallel with recirculation. After degrading organic pollutants, concentration should either be undetectable or, if detectable, below the limits established as safe or acceptable by international law appropriated to Mexico. The results show that the concentrations required by the German Law of drinking water were met with 0.1 mg/L for total hydrocarbons and 0.001 mg/L for Benzene.
Need to develop affordable housing is necessary because of the numerous homeless people living in the developing countries; the present work is an attempt to alleviate the housing problem facing populations of these countries. In the current investigations, a study programme illustrating the effect of various sisal, cement, cement-sisal and cassava proportions to the compressive strength, flexural strength, dry block density and porosity of compressed earth blocks (CEB) is outlined. A constant volume manual press has been used to fabricate earth blocks, at a fairly uniform pressure. The relationship of strength, block densities and porosity to reinforcement levels has been determined. A considerable increase in strength with increasing sisal fibres, cassava powder, cement as well as cement-fibre content within certain limits is observed. Results show that sisal fibre content outside these stated limits are detrimental to the strength characteristics of compressed soil blocks. The critical sisal fibre volume for soil-sisal mix has been established. Compression and flexural strength at optimal fibre content are comparable to those of soil blocks stabilized by the already well studied conventional binders as cement; besides, these results are not recorded in literature yet. Dry block densities and porosity reflect closely on the fibre, cement, cement-fibre and cassava content. Light optical microscopy (LOM) and scanning electron microscopy (SEM) analysis have been used to verify the block morphology. Compressed earth blocks manufactured from a limited addition of cassava powder to the soil, show improved strength. Indeed the ideal strength is above one recommended by various CEB standards. Past researchers have not documented any research related to cassava as a building material. Water vapour transmission properties of the earth blocks have been determined; values show that the earth blocks may provide better indoor air quality than conventional building materials like concrete. A simple method by which strength of earth blocks could be determined in the absence of laboratory facilities in the rural villages of Kenya and related regions has also been developed. Use of traditional hydraulic stabilizers like cement can significantly improve the strength of compressed blocks. These additives are, however, costly; a negative factor especially for the poor rural communities of the developing nations. This research has shown that the commercial binders can be replaced by cheap material, thus, sisal vegetable fibres and cassava powder. Besides, a new building material, thus compressed earth blocks stabilised with cassava powder has been developed. It should however, be mentioned that the roof construction should be done in such way that rain does not directly pound the compressed earth blocks when applied for building of walls.