Refine
Year of publication
Document Type
Is part of the Bibliography
- no (40)
Keywords
- Carbonation (4)
- durability (4)
- concrete (3)
- 3D laser scanning (2)
- Beton (2)
- Durability (2)
- Transport properties (2)
- accelerated carbonation (2)
- 1H NMR relaxometry (1)
- 3D FE numerical model (1)
Institute
Begutachtungsstatus
- peer-reviewed (9)
At present the choice of materials and techniques in road construction is dictated by structural requirements and economic aspects. However, ecological factors have gained in importance due to environmental considerations in politics and society. To evaluate the environmental impact of motorways, a life cycle assessment (LCA) according to ISO 14040 was carried out for different pavement types. By investigating different case scenarios, the reduction potential of environmental impact was quantified. The biggest reduction in air pollution can be achieved by improving pavement properties (e.g., texture, stiffness and flatness) which would significantly reduce the fuel consumption of vehicles.
Performance test methods intend to provide a fast, accurate and precise determination of a particular building material property and thus determine the associated material performance. In concrete, various performance tests are used to classify existing or to approve new materials, to compare concrete compositions or to determine causes of damage in existing structures. The challenge of such test methods is to accelerate natural (very slow) mechanisms to determine the material performance precisely within a short time. However, the attack on the material must not be unrealistically intensive, but must represent reality, just in fast motion. The performance tests used to demonstrate the freeze-thaw resistance of concrete employ a 3% NaCl solution, with literature data ranging from 1% to 10% showing that low concentrations can result in higher surface scaling. In this paper, mortar and concrete specimens are tested at 0, 1, 3, 6, and 9% NaCl solution following the CDF procedure (DIN CEN/TS 12390-9:2017-05). The results are discussed against the background of the existing literature and show that the damage is critically dependent on the pore system and thus also on the effect of the micro-ice lens pump. With increasing freeze-thaw exposition, the pessimum in the external damage shifts towards a de-icing salt concentration of 6%. Furthermore, a novel test methodology based on 3D-laserscanning is presented to determine scaling accurately by eliminating side effects that are typically present in current standards.
Installation of Probes
(2016)
Eine Herausforderung performancebasierter Prüfverfahren zur Bewertung der Dauerhaftigkeit ist die Beschleunigung natürlicher Mechanismen. Dies ist notwendig, um innerhalb kurzer Zeit die Langzeit-Leistungsfähigkeit ermitteln zu können. Die Bestimmung der Frost-Tausalzbeständigkeit von Beton kann durch den CDF-Test erfolgen, welcher für Betone mit ausreichendem Frost-Tausalz-Widerstand sehr gut funktioniert. Bei Proben mit einer unzureichenden bzw. unbekannten Performance können erhöhte Randabwitterungen auftreten, welche durch das Ablösen des seitlichen Abdichtbands entstehen. Der zunehmende Randeinfluss führt so zu einer Verfälschung der Ergebnisse und zu einer Unterschätzung der tatsächlichen Performance des Bauteils. In diesem Beitrag werden Mörtel- und Betonprobekörper mit unterschiedlichen Abwitterungsraten in Anlehnung an das CDF-Verfahren untersucht. Zusätzlich wird die Oberflächenschädigung der Proben anhand einer neuartigen Messmethode mittels hochauflösendem 3D-Laserscanning ausgewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Randeffekte mit der Laserscan-Methode umgangen und vergleichbare Ergebnisse zu den CDF-Untersuchungen erzielt werden können. Somit können Betone ohne Randeinflüsse charakterisiert und eine präzise Prognose der Langzeitbeständigkeit getroffen werden.
Die Carbonatisierung von Beton kann einerseits zu Schäden bei Stahlbetonbauwerken führen, andererseits kann der Beton so CO2 speichern und damit seinen CO2-Fußabdruck verringern. In diesem Beitrag wird dargestellt, wie eine effiziente Beschleunigung der Carbonatisierung durch Anlegen eines geringen äußeren Drucks erreicht werden kann. Damit wird neben der Diffusion der wesentlich schneller ablaufende Transportmechanismus der Permeation ausgenutzt, der das CO2 tiefer in das Probeninnere transportiert und damit in kurzer Zeit die Bestimmung des Carbonatisierungswiderstand zementgebundener Materialien ermöglicht. Hierzu wurde eine Prüfeinrichtung entwickelt, die es ermöglicht, die CO2-Konzentration und in gewissen Grenzen auch relative Luftfeuchte sowie die Temperatur gezielt einzustellen und zu steuern, um so Mörtel- und Betonproben schnell und präzise zu carbonatisieren. Der Einfluss verschiedener Druckstufen und Wechselzyklen wird dargelegt und die resultierenden chemischen und physikalischen Veränderungen der Proben bestimmt. Als besonders effizient und gleichzeitig realitätsnah erwies sich die konstante CO2-Beaufschlagung mit 3 Vol.-% CO2 mit zusätzlichem, moderatem Gasdruck. Das hier entwickelte Verfahren kann daher genutzt werden, um Betone schnell und effizient in zeitraffenden Materialtests hinsichtlich Carbonatisierungswiderstand zu charakterisieren.
Blended cements, where Portland cement clinker is partially replaced by supplementary cementitious materials (SCMs), provide the most feasible route for reducing carbon dioxide emissions associated with concrete production. However, lowering the clinker content can lead to an increasing risk of neutralisation of the concrete pore solution and potential reinforcement corrosion due to carbonation. carbonation of concrete with SCMs differs from carbonation of concrete solely based on Portland cement (PC). This is a consequence of the differences in the hydrate phase assemblage and pore solution chemistry, as well as the pore structure and transport properties, when varying the binder composition, age and curing conditions of the concretes. The carbonation mechanism and kinetics also depend on the saturation degree of the concrete and CO2 partial pressure which in turn depends on exposure conditions (e.g. relative humidity, volume, and duration of water in contact with the concrete surface and temperature conditions). This in turn influence the microstructural changes identified upon carbonation. This literature review, prepared by members of RILEM technical committee 281-CCC carbonation of concrete with supplementary cementitious materials, working groups 1 and 2, elucidates the effect of numerous SCM characteristics, exposure environments and curing conditions on the carbonation mechanism, kinetics and structural alterations in cementitious systems containing SCMs.
Beton ist das am meisten verwendete Baumaterial weltweit. CO2-Emissionen, die bei der Zement- und Betonherstellung an-fallen, müssen reduziert, Produktionsmethoden verbessert und Betonzusammensetzungen angepasst werden. Zudem steigt die Nachfrage nach Beton, während fossile Brennstoffreserven und die Verfügbarkeit von mineralischen Rohstoffen abnehmen. Hinzu kommt, dass bei der Betonherstellung neue mineralogi-sche Phasen entstehen, was ein echtes Recycling erschwert. Die Implementierung kreislaufkonformer Strategien wie der Verlängerung der Nutzungsphase ist ein wichtiger Hebel, um Umweltwirkungen im Bauwesen zu reduzieren, und erfordert die ganzheitliche Betrachtung des Bauwerks. Besonders großes Potenzial liefern hier die digital vernetzte und modellba-sierte Planung sowie die darauf aufbauende robotergestützte Fertigung der Bauteile, mit der sich leicht lösbare Verbindun-gen, einfach rückbaubare, multifunktionale, flexible sowie bzgl. Dauerhaftigkeit optimierte Strukturen ökologisch und kosten-effizient generieren lassen. Technisch wären bereits viele Pro-jekte in der Praxis umsetzbar, allerdings müssen hierzu die rechtlichen Rahmenbedingungen verbessert und bürokratische Hürden abgebaut werden. Dieser Beitrag hat das Ziel, das Be-wusstsein für den nötigen Wechsel von der Linear- zur Kreis-laufwirtschaft im Betonbau und den korrespondierenden Daten zu erhöhen und dem Planer einfache Grundsätze für den Ent-wurf, die Ausschreibung und Umsetzung mitzugeben, um jetzt schon einen wichtigen Beitrag zum verantwortungsvollen Um-gang mit immer knapper werdenden Ressourcen zu leisten.
The RILEM TC 281–CCC ‘‘Carbonation of concrete with supplementary cementitious materials’’ conducted a study on the effects of supplementary cementitious materials (SCMs) on the carbonation rate of blended cement concretes and mortars. In this context, a comprehensive database has been established, consisting of 1044 concrete and mortar mixes with their associated carbonation depth data over time. The dataset comprises mix designs with a large variety of binders with up to 94% SCMs, collected from the literature as well as unpublished testing reports. The data includes chemical composition and physical properties of the raw materials, mix-designs, compressive strengths, curing and carbonation testing conditions. Natural carbonation was recorded for several years in many cases with both indoor and outdoor results. The database has been analysed to investigate the effects of binder composition and mix design, curing and preconditioning, and relative humidity on the carbonation rate. Furthermore, the accuracy of accelerated carbonation testing as well as possible correlations between compressive strength and carbonation resistance were evaluated. The analysis revealed that the w/CaOreactive ratio is a decisive factor for carbonation resistance, while curing and exposure conditions also influence carbonation. Under natural exposure conditions, the carbonation data exhibit significant variations. Nevertheless, probabilistic inference suggests that both accelerated and natural carbonation processes follow a square-root-of-time behavior, though accelerated and natural carbonation cannot be converted into each other without corrections. Additionally, a machine learning technique was employed to assess the influence of parameters governing the carbonation progress in concretes.