bluuebunny/crossref_metadata_2025_split huggingface dataset:
Moisture transport properties of concrete with SCMs – descriptions, test methods and some applications
Authors: Nilsson Lars‐Olof 
Published: December 2023

AbstractMoisture transport properties of concrete are rarely determined, simply because it is difficult and time‐consuming. Most studies in literature are limited to cement paste and mortar. Translation of these properties to concrete are not straight‐forward. Recently, however, a few measurements are done, also on concretes with supplementary cementitious materials.An overview is given on various ways of theoretically describing the moisture transport properties of concrete, with different “moisture transport coefficients” and their interrelations. Methods of determining those properties are shown and their advantages and drawbacks are discussed. Available data in literature are summarized and compared. A recently developed test method, the tin‐can method, is described. New results are shown for concretes with SCMs. The method's possibilities to be used for short‐term tests of aging concrete are discussed.A few important applications where the moisture transport properties are decisive are presented: applying moisture‐sensitive flooring materials on concrete floor slabs and carbonation‐initiated reinforcement corrosion under varying climatic conditions.
Physicochemical Properties of Portland Cement/Calcium Aluminate Cement/Calcium Sulfate Ternary Binder Exposed to Deep Seafloor
Authors: Kobayashi Mari , Takahashi Keisuke , Kawabata Yuichiro , Bier Thomas A. 
Published: December 2023

AbstractCementitious materials employed in deep‐sea marine engineering must have excellent durability. In this study, the durability of a ternary binder‐based paste composed of Portland cement, calcium aluminate cement, and anhydrite was investigated after deep‐sea exposure at a depth of 3515 m for 438 days. The recovered paste specimen showed significant expansion. However, the hydrate phases in the ternary binder exhibited no changes with the exception of the formation of Friedel's and Kuzel's salts. One reason for this was the transformation from unstable monosulfate to stable ettringite under low‐temperature seawater conditions. However, the additional ettringite formation could lead to significant expansion of the paste specimen.
Influence of Calcium Carbonate Flour on Hydration, Strength, and Rheology of fast setting CSA based mortars
Authors: Crcoroska Katarzyna , Kupiński Marcin , Stobieniecka Karolina , Kotwica Łukasz 
Published: December 2023

AbstractCalcium Sulfoaluminate cements (CSA) are a more sustainable alternative to Portland Cement (PC). On top of that, they can outperform PC in mortars application. The addition of calcium carbonate to such a system is beneficial as it improves workability, accelerates the setting time, and stabilizes the ettringite in the hardened mortar. In this paper, we are investigating the influence of fine calcium carbonate flour on CSA‐C$‐based mortars. The hydration course was traced by the means of isothermal microcalorimetry. It was observed that with the addition of fine calcium carbonates the heat release due to the hydration of CSA started earlier and resulted in the higher hydration peak. Higher hydration degree was able to partially compensate for additional water used to maintain workability. The rheological properties were measured with the rotational viscometer. The results were compared to the mortars of the same composition where fine calcium carbonate was replaced with the ground quartz sand of similar particle size distribution. Surprisingly, no differences in rheology and mechanical parameters between these flours were found.
The facilitated synthesis of core‐multi‐shell silica nanoparticles and its performance onto cementitious based system in comparison with commercial silica nanoparticles
Authors: Tran Cuong , Pritzel Christian , Kowald Torsten , Trettin Reinhard 
Published: December 2023

AbstractThe implementation of nanoparticles in cementitious systems have been studied for long time, however the knowledge about the influence of nanosized part (e.g. silica nanoparticles) has still to be fulfilled. The enhancement of cementitious matrix, specifically in the ultra‐high‐performance‐concrete (UHPC) system, has always been focused by researchers in various means of investigation and the application of silica nanoparticle plays a significant role as one of the attempts.Different methods have been applied for synthesizing silica nanoparticles (including the core multi‐shell silica nanoparticle) within this study to simplify the process. Moreover, the comparison of two types of silica nanoparticle (synthesized and commercial) has been done in mean of character and effect to the cementitious systems by appropriate methods, to be named as: size distributions examination, microscopic methods, investigation of mechanical properties, phases composition, etc. In order to hamper crack propagation at the nanoscale, a brand‐new and simple synthesized core multi‐shell silica nanoparticle with a high specific surface area was able for the first time be applied to the scope of cementitious matrices with an impressive impact on the properties of the investigated UHPC systems. This silica nanoparticle performs double functions: as nanoscopic shock absorber and as an additive to achieve a homogeneous nanoscale elastomer distribution and thus generates positive influence not only on the properties of UHPC, but also on future solutions for materials and environmental issues. With deep and meticulous study in the future, this type of complex nanoparticle is promising great applications to give a hand to find the solution for raw materials and therefore being closer to the aim of greener construction industry.
Einfluss von Aktivatoren auf die Hydratation von hüttensandsubstituierten Zementsystemen
Authors: Alexandru Pîrvan Adrian , Schröder Miriam , Schwendinger Michael , Yammine‐Malesys Joumana , Lothenbach Barbara , Winnefeld Frank 
Published: December 2023

KurzfassungHüttensand ist ein leistungsfähiger Zusatzstoff für Zement und Beton, der vor allem zu späten Prüfterminen einen erheblichen Festigkeitsbeitrag leisten kann. Die Festigkeit von Mischungen von Portlandzement mit Hüttensand zu frühen Zeiten (z.B. nach 1 oder 2 Tagen) ist oft jedoch eher gering, kann aber durch den Einsatz von Beschleunigern verbessert werden. Dieser Einfluss der Aktivatoren auf die mechanischen Eigenschaften ist zwar bekannt, aber es ist nicht viel über die zugrunde liegenden Mechanismen bekannt. Diese Studie konzentriert sich auf zwei solcher Aktivatoren, (i) Calciumformiat und (ii) ein Gemisch aus Natriummetasilikat und Kalkhydrat, sowie ihre Auswirkungen auf den Hydratationsmechanismus von hüttensandhaltigem Portlandzement. Es wurde festgestellt, dass eine Mischung aus beiden Aktivatoren die Druckfestigkeit sowohl im frühen als auch im späten Alter positiv beeinflusst. Vor allem Calciumformiat hat hier einen positiven Einfluss, da es nicht nur den Zement beschleunigt, sondern auch die Auflösung des Hüttensandes.
Fast set GGBS Binder
Authors: Blessing Ludo Vannes 
Published: December 2023

AbstractTo reduce CO2 emission producing Ordinary Portland cement (every ton of Portland cement accounts for roughly 850 kg CO2) the use of supplementary cementing materials (SCM's) are becoming todays standard in the cement and construction industry.Although some SCMs are used on their own, most of them are used in combination with Portland cement clinker.Aim was to accelerate the setting time of a pure GGBS binder and improve its early strength development. From different publications we learned that fast setting cements contain C11A7. CAF2 similar to the phases calculated from our Type II GGBS.
Preventing Alkali‐Silica Reaction in Concrete
Authors: Ideker Jason H. , Drimalas Thano , Folliard Kevin J. , Ghanizadeh Ardalan , Parashar Anuj , Chopperla Krishna Siva Teja , Snyder April , Thomas Michael D.A. 
Published: December 2023

AbstractAlkali‐silica reaction continues to be a challenging durability issue for portland cement‐based concrete. While myriad of preventive options is known to reduce the risk of ASR, changes in availability and consistency of materials make either prescriptive or performance‐based approaches difficult to develop and then quickly adapt. In general, the research community has supported industry with practical solutions based on empirically derived relationships, mostly from accelerated test methods and to a lesser extent realistic exposure/field structures. It is time to increase the level of science behind our approach. The research team represented in this talk is investigating a new methodology that combines the alkali availability needed to initiate ASR (aggregate specific) with the available alkali from the total cementitious blend. The relationship between reactivity of a supplementary cementitious material and the ASR expansion is also explored. This keynote lecture will: 1) Explore performance‐based testing versus prescriptive approaches and why a hybrid approach should be considered ASR prevention; 2) Evaluate the relationship between accelerated laboratory tests, outdoor exposure blocks and field structures; 3) Examine the use of “non‐traditional” supplementary cementitious materials and/or chemical admixtures to prevent alkali‐silica reaction; 4) Propose future research needs and; 5) Make recommendations for how best to prevent alkali‐silica reactivity following the proposed approach.
Effect of the pH on the interaction of hydrotalcite with dyes from textile wastewater
Authors: Behringer Martin , Hilbig Harald , Helmreich Brigitte , Machner Alisa 
Published: December 2023

AbstractThe increase in textile fibre production volume is expected to result in a corresponding rise in untreated wastewater, highlighting the need for effective and affordable wastewater treatment methods. This study explored the potential of hydrotalcite, a product in cement hydration, which can be used as a low‐cost adsorbent, in treating wastewater containing Reactive Blue 19 or Acid Green 1 dyes. The effect of pH on the decolourization properties was studied using HCl, HNO3, H2SO4, NaOH, KOH, Ca(OH)2, and Ba(OH)2. The results showed that both dyes had significantly different decolourization properties with hydrotalcite in acidic and basic dye solutions, with acidic environments enhancing dye uptake. The ions present in the dye solution have no significant impact on the decolourization properties. Zeta potential analysis supported these findings, with acidic dye solutions exhibiting higher zeta potential. An intercalation of dye molecules into the layered structure of the hydrotalcite could not be detected. The study shows that hydrotalcite is most effective as an adsorbent in acidic environments.
Zur kolloidalen Natur von AKR‐Produkten
Authors: Giebson Colin , Ludwig Horst‐Michael 
Published: December 2023

KurzfassungVon den Produkten einer Alkali‐Kieselsäure‐Reaktion (AKR) wird angenommen, dass sie Wasser aufnehmen und sich infolgedessen ein Quelldruck in Gesteinskörnern und im Zementstein aufbaut, der Dehnungen verursacht und schließlich zur Rissbildung im Beton führt. Neuere Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass AKR‐Produkte oft eine kristalline Struktur haben und weniger Wasser aufnehmen als erwartet. Darüber hinaus sind gemessene Quelldrücke oft überraschend gering. Offensichtlich ist die Natur der AKR‐Produkte noch nicht in ausreichendem Umfang verstanden worden.Ergebnisse eigener Untersuchungen zeigten, dass AKR‐Produkte als kolloidale Systeme betrachtet werden können. Um zu klären, ob und inwieweit AKR‐Produkte kolloidale Eigenschaften aufweisen, wurden 10 AKR‐Produkte mit unterschiedlicher Zusammensetzung und unterschiedlichem Wassergehalt bei zwei Temperaturen (40 und 60 °C) synthetisiert. Die AKR‐Produkte wurden über einen Zeitraum von 1,5 Jahren unter anderem mittels der Rasterelektronenmikroskopie, der Nanopartikelanalyse sowie mittels eines Osmosezellenversuchs untersucht. Die Ergebnisse zeigen insbesondere, dass AKR‐Produkte Partikel kolloidaler Größe (50‐600 nm) enthalten. Dadurch kann es im Beton zum DONNAN‐Effekt kommen, der zur Osmose führt und damit eine Erklärung für den AKR‐Quellvorgang liefert.
Bewertung der Innenhydrophobierung als neuartige AKR‐Vermeidungsstrategie bei Betonfahrbahndecken
Authors: Fladt Matthias , Weise Frank 
Published: December 2023

KurzfassungZur Vermeidung von AKR‐Schäden an Betonfahrbahndecken im deutschen Autobahnnetz wurden mit dem ARS 04/2013 verbindliche Eignungsprüfungen zum Ausschluss alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen bei Neubau‐ und Erhaltungsmaßnahmen eingeführt. Das hatte eine signifikante Reduzierung geeigneter Gesteinskörnungen zur Folge. Deshalb wird geprüft, ob durch die Zugabe eines Hydrophobierungsmittels während der Betonherstellung grenzwertig alkaliempfindliche Gesteinskörnungen nutzbar gemacht werden können. In diesem Beitrag wird der Einfluss der Dosierung eines Compounds mit Hydrophobierungsmittel (HM) auf die Frisch‐ und Festbetoneigenschaften eines Waschbetons mit einer reaktiven Grauwacke dargestellt. Es zeigt sich, dass aufgrund des Antagonismus die zunehmende Dosierung des HM‐Compounds eine signifikante Erhöhung der Zugabe des Luftporenbildners auf Wurzelharzbasis erfordert. Der AKR‐Schädigungsprozess wird ab einer Dosierung des HM‐Compounds von 0,75 M.‐%, bezogen auf den Zementgehalt, hinreichend vermindert. Die mechanischen Eigenschaften des hydrophobierten Waschbetons verschlechtern sich im betrachteten Dosierungsbereich des HM‐Compounds nur geringfügig. Auch der Frost‐Tausalz‐Widerstand vermindert sich, ohne den normativen Grenzwert für die Abwitterung zu überschreiten.
Entwicklung eines chemischen Schnelltestverfahrens mit Gesteinsmehl zur Detektion alkalireaktiver Gesteinskörnung
Authors: Hartmut Gyde , Schmidt‐Döhl Frank , Püstow Anna 
Published: December 2023

AbstractDie Alkalikieselsäure Reaktion (AKR) führt zu schweren bis irreparablen Schäden in Bauwerken und kann nur durch präventives Testen der Gesteinskörnung vermieden werden, allerdings haben die angewandten Testverfahren noch Potential zur Optimierung, welches auf schnellere und präzisere Verfahren hoffen lässt. Am Institut für Baustoffe, Bauphysik und Bauchemie der Technischen Universität Hamburg wird ein neues Testverfahren entwickelt, welches den chemischen Testverfahren ähnelt. Anders als bei den üblichen chemischen Verfahren wird die Reaktivität der Gesteinskörnung nicht von dem Masseverlust oder Konzentration einzelner Komponenten bestimmt. In diesem Ansatz wird die Reaktivität der Gesteinskörnung aus der Veränderung chemischer Parameter, die infolge der Lösung von Gesteinsmehl in hochkonzentrierter heißer Lauge hervorgerufen werden, abgeleitet. Während des Versuchs werden der pH‐Wert, das Redoxpotential und die elektrische Leitfähigkeit aufgezeichnet. Die Zeitverläufe dieser Parameter haben mathematisch quantifizierbare Eigenschaften, wie Geschwindigkeitskonstanten, stationäre Zustände oder Extrempunkte anhand derer die Reaktivität der Gesteinskörnung gefolgert werden soll. Dies basiert auf der Annahme, dass sich das Lösungsverhalten verschieden reaktiver Materialien unterscheidet. Die bisherigen Ergebnisse zeigen sich wiederholende Ergebnisse und eine Differenzierbarkeit der quantifizierbaren Punkte bezüglich der jeweiligen Proben.
Effect of cement composition and the storage conditions on the morphology of ASR products in concrete
Authors: Krüger Miriam E. , Heisig Anne , Heinz Detlef , Machner Alisa 
Published: December 2023

AbstractUnder natural conditions, the alkali silica reaction (ASR) is a slow degradation process in concrete. Therefore, accelerated laboratory test methods are used to estimate the alkali‐reactivity of aggregates and concrete performance regarding a damaging ASR. In this study, concrete cubes were stored in a fog chamber at 40 °C/100% RH and at outdoor conditions in Munich climate for up to 9 years. Opaline sandstone/flint (25 vol.%) was used as reactive aggregate. 15 wt.% of OPC was replaced by fly ash and compared with the reference mix with 100 wt.% OPC. The cracks widths of the cubes were measured regularly. To investigate the effect of accelerating test conditions on the morphology of reaction products, the concrete microstructure, pore solution composition and ARS products formed under accelerated and field conditions were investigated. The present study shows that accelerated test methods consider only partial aspects of the complex mechanisms of ASR in concretes containing pozzolanic fly ash. Storage conditions have a direct effect on the morphology of the ASR products, the porosity and the pore solution composition of the concrete. When testing blended binders under accelerating conditions, opposing mechanisms are achieved and the chemical and physical processes can be changed significantly.
A multi‐DOE approach to investigate the effect of different factors on the properties of ternary binders
Authors: Qorllari Anxhelina , Bier Thomas A. 
Published: December 2023

AbstractThe Design of Experiment (DOE) is a widely recognized approach to designing and analyzing experiments. It is a statistical method utilized to simultaneously examine the impact of multiple factors on the results. In this study, two different DOE methods, including mixture and factorial design were employed to evaluate the influence of various factors on the performance of ternary binders. To assess the effect of each component such as Portland cement (PC), calcium aluminate cement (CAC) and sulphate (CŜHx) on the workability and strength of ternary binders, mixture design was utilized. A two‐stage factorial design was implemented to investigate the impact of various factors on the fresh and hard properties of ternary binders. In the first stage the influence of composition, supplementary cementitious material (SCM) and cement replacement ratio were examined. In the second stage the impact of composition, CAC and CŜHx type were analyzed. Principal Component Analysis was also employed to analyse the continuous data obtained from the XRD patterns. The study results indicated that increased CAC and CŜHx content in the mixture enhances the workability of the pastes. High compressive strengths were found to be a result of increased cement content in the mixture and low SCM substitution.
Analyse des Frost‐Tausalz‐Widerstands zementgebundener Baustoffe mittels 3D‐Laserscanning
Authors: Haynack Alexander , Timothy Jithender J. , Kränkel Thomas , Gehlen Christoph , Thiel Charlotte 
Published: December 2023

KurzfassungEine 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.
Frostwiderstand in Labor und Praxis ‐ Aktuelle Erkenntnisse aus Forschung und Bauwerksbegutachtung
Authors: Spörel Frank 
Published: December 2023

KurzfassungDie Übertragbarkeit von Laborprüfergebnissen auf das Verhalten in der Praxis über die gesamte vorgesehene Nutzungsdauer ist mit Unwägbarkeiten behaftet. In der derzeit ruhenden DAfStb‐AG Praxisfrost wurden seinerzeit Monitoring‐Kampagnen zur Erfassung der tatsächlichen Frostbeanspruchung an Bauwerken begonnen und im Verkehrswasserbau bis dato weitergeführt. Die Temperaturbeanspruchung sowie die Feuchteverteilung wurden für ein Schleusenbauwerk über nahezu die gesamte Nutzungsdauer kontinuierlich in unterschiedlichem Abstand zur Betonoberfläche erfasst. So liegen nun für das Schleusenbauwerk für dessen gesamte bisherige Nutzungsdauer von derzeit etwa 20 Jahren Erkenntnisse zur tatsächlichen Frostbeanspruchung vor. In Verbindung mit der am Bauwerk eingetretenen frostbedingten Schädigung des Betons sowie den Ergebnissen von Bohrkernuntersuchungen und Untersuchungen an gesondert hergestellten Laborprüfkörpern in unterschiedlichem Prüfalter und bei unterschiedlichen Lagerungsbedingungen besteht nun erstmals die Möglichkeit einer ganzheitlichen Betrachtung. Die Erkenntnisse zu Einwirkungen und Widerstand bei Bauwerksbeton und Laborprüfkörpern werden vor dem Hintergrund der eingetretenen Bauwerksschäden diskutiert und können als Grundlage für weiterführende Betrachtungen dienen.
Wissensbasierte Digitalisierung von betontechnologischen Materialdaten
Authors: Meng Birgit , Dehn Frank , Unger Jörg F. , Shepherd David Alós , Tamsen Erik , Pirskawetz Stephan 
Published: December 2023

KurzfassungDie sprunghaft zunehmende Wichtigkeit von FAIR‐ und Open‐Data für die Qualitätssicherung, aber auch für die Nachnutzbarkeit von Daten und den Erkenntnisfortschritt führt zu enormem Handlungsbedarf in Forschung und Entwicklung. Damit verbunden laufen derzeit vielfältige, ambitionierte Aktionen, z. B. bezüglich der Erstellung von Ontologien und Wissensgraphen. Das Knowhow entwickelt sich rasant, die Ansätze zur Implementation entstehen in verschiedenen Fachwelten bzw. mit unterschiedlichen Zielsetzungen parallel, so dass recht heterogene Herangehensweisen resultieren.Diese Veröffentlichung fokussiert auf Arbeiten, die derzeit als möglichst ganzheitlicher Ansatz für Materialdaten im Rahmen der Digitalisierungsinitiative „Plattform MaterialDigital“ vorangetrieben werden. Die Autoren bearbeiten baustoffbezogene Aspekte im Verbundprojekt „LeBeDigital ‐ Lebenszyklus von Beton”. Zielsetzung ist die digitale Beschreibung des Materialverhaltens von Beton über den kompletten Herstellungsprozess eines Fertigteils mit einer Integration von Daten und Modellen innerhalb eines Workflows zur probabilistischen Material‐ und Prozessoptimierung. Es wird über die Vorgehensweise und die dabei gewonnenen Erfahrungen berichtet, nicht ohne den Blick auf die oft unterschätzte Komplexität der Thematik zu lenken.
Influence of air cooled and granulated blast furnace slag on the thermal resistance of cyclic high‐temperature concrete
Authors: Feldrappe Volkert , Ehrenberg Andreas , Iravani Ahmad , Anders Steffen 
Published: December 2023

AbstractConcrete is the most widely used building material. Particularly in industrial floors or air ducts in steel and foundry industries, it is often exposed to high continuous or cyclical temperatures. In these applications, high temperature resistance of the concrete is essential to ensure high bearing capacity and durability. In addition to the temperature level, the composition of the concrete is also important regarding long‐term stability of the exposed concrete members.This study investigates the effect of slag cements as well as granulated and air‐cooled blast furnace slag as industrial aggregates on the hot and residual strength of concretes exposed to temperatures up to 700 °C. In addition, the material parameters determined were transferred to the component level to calculate the bearing capacity of model walls. It was shown that the hot and residual strength, as well as the bearing capacity at the component level, are high when concretes are made from these materials. The characteristics are comparable to those of concrete made with thermally stable but relatively expensive basalt and even significantly better when quartzitic aggregates were used. The results allow suggestions to be made for additions to current fire resistance design codes.