bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
DMTA – eine Methode zur feuchte‐ und temperaturabhängigen Materialcharakterisierung ‐ Bsp. Gips
Authors: Schulz Tabea , Ganß Martin , Göbel Luise , Dreuse Heike , Wagner Ralf 
Published: December 2023

KurzfassungIn dieser Studie wurden die Möglichkeiten der Nutzung der Hochlast‐dynamischmechanisch‐thermischen Analyse (kurz: DMTA) zur Ermittlung der thermo‐mechanischen Eigenschaften von Festkörpern aus verschiedenen Gipsmaterialien untersucht. Diesbezüglich wurden Proben aus Gips mit vornehmlich beta‐HH und einem Gips aus überwiegend alpha‐HH hergestellt und mittels DMTA unter definierter zyklischer Belastung, definierter Temperatur und Materialfeuchte untersucht. Die Mikrostruktur der Gipsproben wurde bildgebend mit Licht‐ und Rasterelektronenmikroskopie sowie mit röntgenografischen Analyseverfahren bewertet. Mittels DMTA wurden deutliche Unterschiede in den Speicher‐ (elastischer Anteil) als auch in den Verlustmoduli (viskoser Anteil) sowie Verlustfaktor (tan delta) abhängig von der Gipsvariante festgestellt, welche auf Unterschiede in der Struktur insbesondere Porosität der Gipsmaterialien zurückgeführt werden konnten. Zudem wurden temperaturabhängige Änderungen der mechanischen Eigenschaften, die auf physikalische und chemische Prozesse im Material zurückzuführen sind, identifiziert.
Modifizierte Prüfverfahren zur baustellengerechten Bewertung der Frischbetonrheologie
Authors: Weiß Maximilian , Breitenbücher Rolf 
Published: December 2023

KurzfassungIn diversen Anwendungsfällen werden Frischbetonoberflächen durch den Einsatz maschineller Flügelglättung vergütet. Aus der Praxis ist bekannt, dass die Glättbarkeit von Betonen mit Polycarboxylatether (PCE)‐basierten Fließmitteln erschwert werden kann. Oftmals zeigt sich dabei eine hohe Klebrigkeit der Betone, obwohl die Frischbetonkonsistenz bei der Anlieferung den Festlegungen entspricht. Die Bestimmung der rheologischen Eigenschaften von Frischbeton erfolgt üblicherweise mit Rotationsviskosimetern, die sich jedoch nur bedingt für Untersuchungen während der Betonanlieferung auf der Baustelle eignen. Im Rahmen eines Forschungsvorhabens sollten daher geeignete Verfahren entwickelt werden, die die rheologischen Eigenschaften von Frischbeton möglichst baustellengerecht erfassen. Zum einen wurde basierend auf dem Ausbreitversuch gemäß DIN EN 12350‐5 ein gestuftes Versuchsvorgehen durch den Einbau von Ruhezeiten nach je 5 und 10 Hubschlägen entwickelt. Das gemessene Ausbreitmaß nach jedem Hubintervall gibt Aufschluss über die zeitliche Komponente des Materialverhaltens und die Klebrigkeit. Zum anderen wurde ein Kugeleinsinkversuch entwickelt, bei dem die Einsinkzeit einer unter Vibration einsinkenden Edelstahlkugel in eine Frischbetonprobe über eine definierte Strecke erfasst wird.
Fracture behavior of ultra‐high performance lightweight concrete: In situ investigations using μ‐CT
Authors: Umbach Cristin , Middendorf Bernhard 
Published: December 2023

AbstractIn various research projects at the University of Kassel, the concept of lightweight concrete has been combined with that of ultra‐high performance concrete (UHPC). Due to the high performance of the UHPC matrix, lightweight concretes (UHPLC) with strengths of 60‐130 MPa and bulk density of 1.5‐1.9 kg/m3 were developed. This material can be used in many applications because of its low thermal conductivity, low weight and thus easy to transport, recyclable and can be prefabricated. Thus, it meets today's multifunctional requirements for building materials. The brittle material failure of UHPC without fibers is not observed with UHPLC. Instead, the concretes fail in hourglass shape under compressive stress, as seen in standard concretes. This constellation is not only responsible for the reduction of strength and Y‐modulus, but also predicts a ductile failure. For a better interpretation of the fracture behavior and fracture pattern, images of the UHPLC were taken in a highresolution computed tomography (μ‐CT) scanner. Between images, the sample was loaded and the load was kept constant during the measurement. The data was evaluated on the basis of a damage parameter, as well as crack openings during stable crack growth and the crack pattern after the maximum load was exceeded.
Entwicklung eines konstruktiven hybriden Leichtbetons auf Basis von organischen Leichtzuschlägen unter Verwendung einer beschichteten Naturfaserbewehrung
Authors: Binde Jan , Ritter Nina , Wolf Marco , Ahlers Ulrike 
Published: December 2023

KurzfassungIm Gegensatz zur herkömmlichen Herstellung von Leichtbeton, welche vornehmlich Blähton und Blähglas als Leichtzuschläge nutzt, wird im Forschungsansatz mineralisiertes Holz als Leichtzuschlag eingesetzt. Gleichzeitig werden die für den Lastabtrag konventionell eingesetzte Bewehrungsstähle und/oder synthetische Verstärkungen durch eine beschichtete Naturfaserverstärkung substituiert. Bei dem Einsatz von organischen Leichtzuschlägen haben die Inhaltsstoffe, wie Zucker, Stärke und Phenole den größten Einfluss auf die Frisch‐ und Festbetoneigenschaften und damit auf die Dauerhaftigkeit des Leichtbetons. Durch eine Mineralisierung des Zuschlages lassen sich diese vornehmlich löslichen Bestandteile verschließen. Darüber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass einem solchen Verfahren auch andere Eigenschaften wie beispielsweise das Schwinden und Quellen des Holzes maßgeblich positiv beeinflusst werden. Durch die Nutzung von Abfällen erzeugter Holzschnittware, z.B. bei Brettsperrholz, aus anderen Herstellverfahren, können die bei der Produktion von Schnittware anfallenden Rest‐ und Schwachhölzer infolge dieses Forschungsansatzes ebenfalls einer höheren Wertschöpfung zugeführt werden. Damit wird eine effiziente ganzheitliche Verwendung des Rohstoffes Holzes garantiert.
Funktionalisierung faserverstärkter Hochleistungsbetone mittels Formgedächtnislegierungen
Authors: Middendorf Bernhard , Schleiting Maximilian , Fehling Ekkehard 
Published: December 2023

AbstractFaserverstärkte (Ultra‐)Hochleistungsbetone ((U)HPC) werden bereits seit den 1970er Jahren in großen Mengen für die Herstellung von Betonfertigteilen verwendet. Fasern werden eingesetzt, um die Zugfestigkeit zu erhöhen und sprödes Versagen in duktiles Nachbruchverhalten umzuwandeln. Funktionale Formgedächtnislegierungen (FGL) als Bewehrung haben das Potenzial, in Form von Vorspannelementen im erhärteten Beton zu wirken und die Frischbetoneigenschaften zu verbessern.FGL haben die Eigenschaft, sich an eine eingeprägte Form zu “erinnern”. Durch thermische oder mechanische Aktivierung geht die zuvor verformte Legierung in eine eingeprägte Form zurück. Dieser Prozess beruht auf einer vollständig reversiblen Umwandlung der Tieftemperaturphase Martensit in die Hochtemperaturphase Austenit. Dadurch können zwei Effekte ausgenutzt werden: Superelastizität und Einweg‐Effekt.Die Superelastizität ist im Bauwesen wegen der vorhandenen Dämpfungsfähigkeit gut bekannt und wird bereits bei dämpfenden und selbstzentrierenden Elementen eingesetzt. Der Einweg‐Effekt wurde bisher weniger genutzt, bietet aber ein enormes Potenzial für das Bauwesen. Diese Arbeit zeigt, dass der Effekt zur Vorspannung von UHPC sowie zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit von Frischbeton genutzt werden kann.
Aufbau einer Kreislauf‐ und Ressourcenwirtschaft für die Carbonbetonbauweise
Authors: Minar Stefan 
Published: December 2023

ZusammenfassungWir leben in einer Zeit, in der in vielen Bereichen unseres Lebens technische Fasern aus Kohlenstoff bzw. Carbon und Glas zum Einsatz kommen. Beispielsweise werden Brillengestelle, Tennisschläger, Fahrräder, Autos, Flugzeuge, Windräder oder Gebäude oftmals vollständig, aber zumindest teilweise aus faserhaltigen Verbindungen hergestellt. So fallen mit der Substitution von Metallen durch Faserverbundwerkstoffe faserhaltige Abfälle an, die bisher noch kein etablierter Teil eines geschlossenen Stoffkreislaufes sind.Aus diesem Grund wird im Rahmen des Projektes „WIRreFa | WIR! recyceln Fasern” in der Region „Elbtal Sachsen” erstmals ein Bündnis für die zirkuläre Kreislauf‐ und Ressourcenwirtschaft von Faserverbundwerkstoffen aufgebaut. Am Beispiel der Carbonbetonbauweise werden die offenen Stoffkreisläufe geschlossen, wobei die einzelnen Prozesse zur Bereitstellung von vermarktbaren matten‐ und stabförmigen Bewehrungen aus recycelten Kohlenstofffasern aufeinander abzustimmen sind. Auf diese Weise sollen die Entwicklungschancen am Standort gestärkt werden, indem vorhandene Prozesse der zirkulären Wertschöpfungsketten komplettiert und neue Entwicklungen angestoßen werden, statt sie auszulagern.
Fast‐setting mineral‐impregnated carbon‐fiber (MCF) reinforcements based on geopolymers
Authors: Liebscher Marco , Zhao Jitong , Airom Golrokh , Butler Marko , Mechtcherine Viktor 
Published: December 2023

AbstractMineral‐impregnated carbon‐fiber (MCF) reinforcements are an innovative type of fiber‐reinforced composites, which combine the valuable properties of high‐performance fibers with durable inorganic matrix materials. The application of mineral‐based matrices to produce MCFs offers a wide range of advantages, such as high resistance to elevated temperatures, low cost, adequate physical and chemical bond with concrete substrates and high technological flexibility in automated processing. In particular, specific‐designed geopolymer (GP) impregnation suspensions allow stable rheological properties with a sufficient long‐lasting processing window as well as moderate curing temperatures to accelerate a fast setting on demand ‐ similar to organic based thermosets. The paper at hand studies the effect of various thermal curing regimes of a GP impregnation matrix and for the forming process of the resulting MCF composite. The fabrication of MCFs were performed by using commercially available raw materials and a continuous pultrusion line with subsequent oven heating at 50 °C and 75 °C. A wide range of experimental investigations at multiple scales have been performed to understand the GP matrix development, fiber‐matrix interface and final MCF properties.
Research of the Influence OF Activated Silica on the Durability of Basalt Fiber in Cement Concrete
Authors: Zakharchenko Petro , Medviediev Taras 
Published: December 2023

AbstractReinforcement of cement concrete with basalt fiber reduces their shrinkage, increases crack resistance and compressive strength (by 30‐50%), and flexural tension by more than two times. Basalt fiber‐reinforced concrete loses its strength characteristics over time due to alkaline corrosion of the fiber surface. The destruction occurs as a result of the interaction of the surface of the fiber with hydrate of lime, which is released during the hardening of cement. To increase the stability of the fiber, an active siliceous component is introduced into the concrete mixture ‐ ferromanganese production waste. This gave an opportunity significantly to improve the strength characteristics of fiber‐reinforced basalt fiber of concrete during long‐term storage due to a decrease in the content in the system Calcium Hydroxid Ca(OH)2 and preservation of the fiber surface without corrosion.
Einfluss von RC‐Gesteinskörnung auf das Druckkriechen eines hochfesten Betons
Authors: Markert Martin , Garrecht Harald 
Published: December 2023

KurzfassungIn zahlreichen Forschungsvorhaben gibt es aktuell Bestrebungen die bisherigen Bauweisen ökologischer zu gestalten. Da Beton der meistverwendete Baustoff in unserer gebauten Umwelt ist, gilt ihm und seinen Bestandteilen besonderer Beachtung. So ist der Einfluss von RC‐Gesteinskörnungen in hochfesten Betonen noch nicht ausreichend erforscht und der Einsatz in Spannbeton bisher nicht zulässig. Aus diesem Grund wird der Einfluss von RC‐Gesteinskörnung auf das Kriechverhalten unter Druckbelastung sowie das Schwinden untersucht. Der Beitrag zeigt erste Ergebnisse des Einflusses von drei unterschiedlichen RC‐Gesteinskörnungen im Vergleich untereinander und zur Referenzmischung mit Zuschlag aus Basalt. Neben der Auswirkung auf die Druckfestigkeit wird auch der Einfluss auf das Schwinden und das Druckkriechen dargestellt. Es zeigt sich, dass sich das Druckkriechen von Betonbruch und Bauschutt ähnlich zum Referenzbeton mit Zuschlag aus Basalt verhält. Der Zuschlag aus Ziegelsplitt hingegen zeigt ein erhöhtes Kriechverhalten.
How Do Isothermal Calorimeters Age? Repeatability and Reproducibility Across Calorimeter Generations
Authors: Dönmez Alper , Jagličić Aleksandar , Gädt Torben 
Published: December 2023

AbstractReliable experimental data is essential for reproducible science. As our lab has access to five instruments of the isothermal (heat conduction) type of different age and product generations, we became interested in the quality of experimental data obtained from the different instruments. Each instrument consists of 8 individual calorimeters. An intralaboratory study of the first 72 hours of cement hydration was conducted with all five instruments. The objective was to determine the differences between the available instruments with respect to repeatability (precision of the 8 calorimeters within one instrument) and reproducibility (precision between the different instruments). The experimental program comprises 120 calorimetry runs in total (5 instruments each with 8 calorimeters, triple measurement performed). Results show that the oldest instrument version with its 8 calorimeters has a stronger higher standard deviation of the heat released after 72 hours compared to the latest state‐of‐the‐art instrument model (246.7 ± 2.7 vs. 232.3 ± 0.5 Jg–1). This is attributed to the technical design differences of the instruments and continuous use over time. In terms of reproducibility, an increasing standard deviation for the heat released from 1 day to 3 days (136.2 ± 2.6 and 236.4 ± 5.9 J g–1) is observed. From our point of view, this test study indicates that isothermal heat conduction calorimetry is a robust and precise measurement method to determine the heat of cement hydration for 72 hours.
„Spray‐Slag“ – Alternative Aufbereitung flüssiger Hochofenschlacken
Authors: Peters Maike , Hlawatsch Frank , Weicht Aline , Ufermann‐Wallmeier Daniel 
Published: December 2023

KurzfassungDie herkömmliche Aufbereitung von Hochofenschlacken zu Hüttensandmehlen für die Verwendung als Zementbestandteil bzw. Zusatzstoff in Mörtel und Beton besteht aus einem energie‐ und emissionsintensiven Nassgranulations‐, Trocknungs‐ und Mahlprozess. Als Alternative wurde die am Leibniz‐IWT bisher für Metallschmelzen eingesetzte Zerstäubungstechnik auf Hochofenschlacken übertragen. Durch das Zerstäuben der noch schmelzflüssigen Hochofenschlacke soll nicht nur der Energiebedarf des Prozesses reduziert werden, sondern auch Pulver mit kugeliger Partikelform entstehen. Durch den Einsatz der nahezu ideal runden Partikel kann ein deutliches Herabsetzen der Viskosität im Vergleich zu Bindemittelleimen mit gemahlenem Hüttensandmehl erreicht werden, wodurch sich der Wasserbedarf der Rezepturen zur Erzielung der gewählten Zielkonsistenz deutlich reduziert lässt. Die zerstäubten Partikel weisen ein grundsätzlich ähnliches Reaktionsverhalten im Vergleich zu den herkömmlich hergestellten Hüttensandmehlen auf. Durch die kugelige Partikelform steht bei den zerstäubten Partikeln jedoch weniger Oberfläche als bei den gemahlenen, kantigen Hüttensandmehlen zur Verfügung. Dies zeigt sich in einem steigenden Festigkeitsbeitrag mit kleiner werdender Partikelgröße.
Flowability and Cracks Patterns of Lightweight Concrete Subjected to Compression and Tension Loading
Authors: Parung Herman , Tumpu M. , Tjaronge M. W. , Amiruddin A. Arwin , Mansyur  
Published: December 2023

AbstractConcrete is one of the most widely used buildings materials in construction. One of the concrete types used is foam concrete which is produced by adding liquid foam (a foam agent) to water in the concrete design mix. The purpose of the foam agent is to stabilize air bubbles during the concrete hardening process. This study aims to analyse the flowability and crack patterns of lightweight concrete subjected to compressive and tensile loadings. A lightweight concrete specimen was made using foam, fine aggregate, and Portland Composite Cement. Foam agent and water are combined in a 3:10 ratio to produce lightweight concrete. There were three different foam volume variations namely 15.7 litres, 25.12 litres, and 37.68 litres. The specimens were prepared using cylinders with dimensions of 10 cm by 20 cm. Flowability testing was carried out when lightweight concrete is still in fresh condition. Cracks in foam concrete were examined after compressive and tensile strength tests were performed at 3, 7, and 28 days of age. The research results show that the fresh lightweight concrete mixture from each mixture is sticky, which could prevent the segregation or bleeding. The crack patterns for the compressive and indirect tensile strength tests were essentially identical; namely parallel to the load direction at the age of 3, 7, and 28 days. The cracks were categorized as columnar crack patterns. It could also be noted that the concrete became more resistant as it ages, as the number of cracks decreased.
Image‐based analysis of fresh concrete flow ‐ determining the correlation between flow behavior and rheological properties
Authors: Vogel Christian , Coenen Max , Schack Tobias , Beyer Dries , Haist Michael 
Published: December 2023

AbstractBesides compressive strength, the workability of fresh concrete is one of the most important characteristics of concrete. Only by adapting the rheology of the fresh concrete to the geometry of the element to be casted, the formation of air voids and damages can be avoided. This holds even more so true for 3D printable concrete. Currently, empirical test methods such as the slump test are used to determine rheological parameters. Rheometer tests, on the other hand, allow a much deeper insight into the rheological properties of concrete but are more challenging. Further, all currently available test methods can only be applied on a batch basis.In the paper at hand, a new approach for an automatic digital concrete quality control is presented using modern computer‐vision based analysis methods. Using a newly developed experimental setup, the flow of mortar down an inclined open channel is studied using a monocular camera setup. Differences in the mortar's rheology result in different flow behaviors which can be optically detected. Utilizing dense optical flow, rheological parameters are determined from the acquired monocular image sequences. The results shown in this paper prove that the computed flow behavior of the investigated mortars precisely correlates with their rheological properties, demonstrating the high potential of the method for an automated in‐line testing of fresh concrete e.g. during the discharge of a mixing truck.
Effect of carbonation technique on the performance properties of cRCP in composite cements
Authors: Schade Tim , Zajac Maciej , Shi Zhenguo , Skocek Jan 
Published: December 2023

AbstractThe impact of carbonation technique on the performance properties of carbonated Recycled Concrete Paste (cRCP) in composite cements was investigated. The results show that despite differences in characteristics of carbonated material both techniques, wet and semi‐dry carbonation, lead to a carbonated material with valuable pozzolanic properties. The cement performance was further tested with different types of recycling material. Lab‐produced and industrially separated RCP were treated by means of enforced carbonation. All RCP materials were suitable for using concrete as a CO2 sink to sequester emissions from clinker production. The performance of the tested materials was similar regardless of the carbonation technique. Finally, it could be shown that industrial RCP material enables the production of ecofriendly composite cements for future applications.
Impact of de‐icing salts on freeze‐thaw resistance of low‐clinker concretes
Authors: Batog Maciej , Tałaj Michał , Synowiec Katarzyna , Giergiczny Zbigniew 
Published: December 2023

AbstractDe‐icing salts are commonly used in moderate climate zone, where concrete is subjected to freeze‐thaw cycles during winter times. The presence of de‐icing salts requires appropriate frost‐thaw resistance of concrete, which is challengingin case of low‐clinker concretes. Proper air‐entrainment of the concrete mix, which is one of the main factors affecting the frost resistance of concrete is not a simple task. Therefore, it is necessary to constantly improve the process of air‐entrainment of the concrete mix and to constantly control the effectiveness and quality of concrete aeration especially those with low clinker cements. In the paper effect of de‐icing salts on air‐entrained by polymer microspheres and traditional air‐entraining admixtures low clinker concrete was evaluated. The conducted tests indicate that low‐clinker concretes made with the use of polymer microspheres, despite greater repeatability in shaping the correct air‐entrainment structure, are characterized by lower resistance to frost in the presence of de‐icing salts compared to traditionally air‐entrained concretes. This mechanism will be investigated in future work.
Auswirkungen erhöhter Frischbetontemperaturen auf die Frisch‐ und Festbetoneigenschaften
Authors: Beyer Dries , Neumann Julia , Breitenbücher Rolf , Haist Michael 
Published: December 2023

AbstractDer Einfluss des Klimawandels äußert sich in einer stetigen Zunahme an sommerlichen Hitzetagen, wodurch die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten erhöhter Frischbetontemperaturen (> +30 °C) erheblich zunimmt. Derartige klimatische Randbedingungen stellen für den Betonbau eine Herausforderung dar, da ohne energie‐ und CO2‐intensive Gegenmaßnahmen, wie z.B. der Kühlung der Ausgangsstoffe, ein Anstieg der Temperatur des Betons bei der Verarbeitung und Erhärtung unausweichlich ist. Dies führt zu einer Beeinflussung der Hydratation, was sich für gewöhnlich in einem beschleunigten Abfall der Verarbeitbarkeit und einer Reduktion mechanischer Eigenschaften und der Dauerhaftigkeit äußert. Zielsetzung des vorliegenden Beitrags ist es, ein besseres Verständnis des Einflusses erhöhter Frischbetontemperaturen auf die zuvor genannten Eigenschaften zu gewinnen. Weiterhin wurde der Einfluss der sog. Erhärtungstemperatur – d.h. der Umgebungstemperatur bis zum Betonalter von 3 Tagen – auf die Betoneigenschaften untersucht. Hierbei wurden Temperaturen bis zu +40 °C betrachtet.
Effects of the Chemical Composition of Synthetic Slags Compared to an Average Blast Furnace Slag
Authors: Schnürer Luis , Machner Alisa 
Published: December 2023

AbstractTo study the effect of the main oxides and the minor components in slags on their reactivity as SCM, various glasses were synthesized to stepwise imitate a commercial slag of average chemical composition. First, a glass was produced from the main oxides CaO, Al2O3 and SiO2. In a second step, the minor components MgO, Fe2O3, Na2O and K2O were added separately to the main oxide mix. A selection of two synthetic glasses was tested for their compressive strength contribution (up to 90 days) by substituting 20 wt.% of cement. After all testing times, the synthetic slags achieved a strength similar to that of the commercial product. The reactivities determined by heat flow calorimetry (R3 test) correlate with the calculation of NBO/T and the results of 29Si MAS NMR showing that a decreased degree of polymerization enhances the reactivity. Apart from that, FTIR spectroscopy and 27Al MAS NMR indicate a similar structure of the original and the synthetic slags.