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Topologically preoptimized ground structure (TPOGS) for the optimization of 3D RC buildings
No full textAs an optimization that starts from a randomly selected structure generally does not guarantee reasonable optimality, the use of a systemic approach, named the ground structure, is widely accepted in steel-made truss and frame structural design. However, in the case of reinforced concrete (RC) structural optimization, because of the orthogonal orientation of structural members, randomly chosen or architect-sketched framing is used. Such a one-time fixed layout trend, in addition to its lack of a systemic approach, does not necessarily guarantee optimality. In this study, an approach for generating a candidate ground structure to be used for cost or weight minimization of 3D RC building structures with included slabs is developed. A multiobjective function at the floor optimization stage and a single objective function at the frame optimization stage are considered. A particle swarm optimization (PSO) method is employed for selecting the optimal ground structure. This method enables generating a simple, yet potential, real-world representation of topologically preoptimized ground structure while both structural and main architectural requirements are considered. This is supported by a case study for different floor domain sizes
Urban Heritage in Transformation: Physical and Non-Physical Dimensions of Changing Contexts
No full textUrban heritage is at the core of the process of many changes observable in the cities today. The pace of urban change in heritage contexts, however, differs widely across the globe. In some areas, it goes slowly, in others it is astonishingly rapid. In some cases, change is coupled with risks of erosion of heritage and urban areas of value and in others change is synonymous with prosperity and positive impacts. Change in urban heritage areas is not only confined to the physical and tangible aspects, but needs to be regarded as mirroring changes related socio-political practices, economic implications, and cultural impacts. In this regard, the present thematic issue looks at various patterns of the interrelationship between heritage and urban change from both the physical and the non-physical perspectives. This editorial presents the topic of urban heritage and patterns of physical and non-physical transformation in urban heritage contexts and introduces the thematic issue “Urban Heritage and Patterns of Change: Spatial Practices of Physical and Non-Physical Transformation.
Addressing Controversial Topics in Search Engines
No full textSearch engines are very good at answering queries that look for facts. Still, information needs that concern forming opinions on a controversial topic or making a decision remain a challenge for search engines. Since they are optimized to retrieve satisfying answers, search engines might emphasize a specific stance on a controversial topic in their ranking, amplifying bias in society in an undesired way. Argument retrieval systems support users in forming opinions about controversial topics by retrieving arguments for a given query. In this thesis, we address challenges in argument retrieval systems that concern integrating them in search engines, developing generalizable argument mining approaches, and enabling frame-guided delivery of arguments.
Adapting argument retrieval systems to search engines should start by identifying and analyzing information needs that look for arguments. To identify questions that look for arguments we develop a two-step annotation scheme that first identifies whether the context of a question is controversial, and if so, assigns it one of several question types: factual, method, and argumentative. Using this annotation scheme, we create a question dataset from the logs of a major search engine and use it to analyze the characteristics of argumentative questions. The analysis shows that the proportion of argumentative questions on controversial topics is substantial and that they mainly ask for reasons and predictions. The dataset is further used to develop a classifier to uniquely map questions to the question types, reaching a convincing F1-score of 0.78.
While the web offers an invaluable source of argumentative content to respond to argumentative questions, it is characterized by multiple genres (e.g., news articles and social fora). Exploiting the web as a source of arguments relies on developing argument mining approaches that generalize over genre. To this end, we approach the problem of how to extract argument units in a genre-robust way. Our experiments on argument unit segmentation show that transfer across genres is rather hard to achieve using existing sequence-to-sequence models.
Another property of text which argument mining approaches should generalize over is topic. Since new topics appear daily on which argument mining approaches are not trained, argument mining approaches should be developed in a topic-generalizable way. Towards this goal, we analyze the coverage of 31 argument corpora across topics using three topic ontologies. The analysis shows that the topics covered by existing argument corpora are biased toward a small subset of easily accessible controversial topics, hinting at the inability of existing approaches to generalize across topics. In addition to corpus construction standards, fostering topic generalizability requires a careful formulation of argument mining tasks. Same side stance classification is a reformulation of stance classification that makes it less dependent on the topic. First experiments on this task show promising results in generalizing across topics.
To be effective at persuading their audience, users of an argument retrieval system should select arguments from the retrieved results based on what frame they emphasize of a controversial topic. An open challenge is to develop an approach to identify the frames of an argument. To this end, we define a frame as a subset of arguments that share an aspect. We operationalize this model via an approach that identifies and removes the topic of arguments before clustering them into frames. We evaluate the approach on a dataset that covers 12,326 frames and show that identifying the topic of an argument and removing it helps to identify its frames
Investigations on Stability of Polycarboxylate Superplasticizers in Alkaline Activators for Geopolymer Binders
No full textCalcined clays are interesting starting materials to be used as SCMs (supplementary cementitious materials) in cements or to be converted to geopolymers by activation with a high alkaline activator. The adjustment of the properties in the fresh state, especially regarding the consistency of these binders, is almost exclusively achieved by the addition of water, since commercially available superplasticizers seem to be ineffective in low-calcium geopolymer systems. The aim of this study was a systematic investigation of various PCE (polycarboxylate ester/ether) superplasticizers (methacrylate ester PCE: MPEG, isoprenol ether PCE: IPEG, methallyl ether PCE: HPEG) with respect to their stability in different alkaline activators (NaOH, KOH, sodium and potassium silicate solutions). The effectiveness of superplasticizers (SPs) in low-calcium geopolymer binders was verified by rheological tests. Size exclusion chromatography was used to investigate if structural degradation of the superplasticizers occurs. The investigated PCE superplasticizers showed a thickening effect in the low-calcium geopolymer system. Depending on the alkalinity of the activator solution, a degradation process was detected for all the PCEs investigated. The side chains of the PCEs are cleaved off the backbone by basic ester and ether hydrolysis. The highest degree of degradation was found in sodium and potassium silicate solutions. In alkaline hydroxide solutions, the degradation process increases with increasing alkalinity
Ultraschallgestützte Betonherstellung. Konzept für eine ressourcenschonende Betonproduktion
No full textAktuell findet aufgrund gesellschaftspolitischer Forderungen in vielen Industriezweigen ein Umdenken in Richtung Effizienz und Ökologie aber auch Digitalisierung und Industrie 4.0 statt. In dieser Hinsicht steht die Bauindustrie, im Vergleich zu Industrien wie IT, Automobil- oder Maschinenbau, noch am Anfang.
Dabei sind die Potentiale zur Einsparung und Optimierung gerade in der Bauindustrie aufgrund der großen Mengen an zu verarbeiteten Materialien besonders hoch. Die internationale Ressourcen- und Klimadebatte führt verstärkt dazu, dass auch in der Zement- und Betonherstellung neue Konzepte erstellt und geprüft werden. Einerseits erfolgt intensive Forschung und Entwicklung im Bereich alternativer, klimafreundlicher Zemente. Andererseits werden auch auf Seiten der Betonherstellung innovative materialsparende Konzepte geprüft, wie die aktuelle Entwicklung von 3D-Druck mit Beton zeigt.
Aufgrund der hohen Anforderungen an Konstruktion, Qualität und Langlebigkeit von Bauwerken, besitzen Betonfertigteile oftmals Vorteile gegenüber Ortbeton. Die hohe Oberflächenqualität und Dauerhaftigkeit aber auch die Gleichmäßigkeit und witterungsunabhängige Herstellung sind Merkmale, die im Zusammenhang mit Betonfertigteilen immer wieder erwähnt werden. Dabei ist es essenziell, dass auch der Betonherstellungsprozess im Fertigteilwerk kritisch hinterfragt wird, damit eine effizientere und nachhaltigere Produktion von Betonfertigteilen möglich wird.
Bei der Herstellung von Betonteilen im Fertigteilwerk liegt ein besonderer Fokus auf der Optimierung der Frühfestigkeitsentwicklung. Hohe Frühfestigkeiten sind Voraussetzung für einen hochfrequenten Schalungszyklus, was Arbeiten im 2- bzw. 3-Schichtbetrieb ermöglicht. Oft werden zur Sicherstellung hoher Frühfestigkeiten hochreaktive Zemente in Kombination mit hohen Zementgehalten im Beton und/oder einer Wärmebehandlung eingesetzt. Unter dieser Prämisse ist eine ökologisch nachhaltige Betonproduktion mit verminderter CO2 Bilanz nicht möglich.
In der vorliegenden Arbeit wird ein neues Verfahren zur Beschleunigung von Beton eingeführt. Hierbei werden die Bestandteile Zement und Wasser (Zementsuspension) mit Ultraschall vorbehandelt. Ausgangspunkt der Arbeit sind vorangegangene Untersuchungen zum Einfluss von Ultraschall auf die Hydration von Zement bzw. dessen Hauptbestandteil Tricalciumsilikat (C3S), die im Rahmen dieser Arbeit weiter vertieft werden. Darüber hinaus wird die Produktion von Beton mit Ultraschall im Technikumsmaßstab betrachtet. Die so erlangten Erfahrungen dienten dazu, das Ultraschall-Betonmischsystem weiterzuentwickeln und erstmalig zur industriellen Betonproduktion zu nutzen.
In der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen von Ultraschall auf die Hydratation von C3S zunächst weitergehend und grundlegend untersucht. Dies erfolgte mittels Messung der elektrischen Leitfähigkeit, Analyse der Ionenkonzentration (ICP-OES), Thermoanalyse, Messung der BET-Oberfläche sowie einer optischen Auswertung mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM). Der Fokus liegt auf den ersten Stunden der Hydratation, also der Zeit, die durch die Ultraschallbehandlung am stärksten beeinflusst wird.
In den Untersuchungen zeigt sich, dass die Beschleunigungswirkung von Ultraschall in verdünnten C3S Suspensionen (w/f-Wert = 50) stark von der Portlanditkonzentration der Lösung abhängt. Je niedriger die Portlanditkonzentration, desto größer ist die Beschleunigung. Ergänzende Untersuchungen der Ionenkonzentration der Lösung sowie Untersuchungen am hydratisierten C3S zeigen, dass unmittelbar nach der Beschallung (nach ca. 15 Minuten Hydratation) erste Hydratphasen vorliegen. Die durch Ultraschall initiiere Beschleunigung ist in den ersten 24 Stunden am stärksten und klingt dann sukzessive ab. Die Untersuchungen schließen mit Experimenten an C3S-Pasten (w/f-Wert = 0,50), die die Beobachtungen an den verdünnten Suspensionen bestätigen und infolge der Beschallung ein früheres Auftreten und einen größeren Anteil an C-S-H Phasen zeigen. Es wird gefolgert, dass die unmittelbar infolge von Ultraschall erzeugten C-S-H Phasen als Kristallisationskeim während der folgenden Reaktion dienen und daher Ultraschall als in-situ Keimbildungstechnik angesehen werden kann. Optisch zeigt sich, dass die C-S-H Phasen der beschallten Pasten nicht nur viel früher auftreten, sondern kleiner sind und fein verteilt über die Oberfläche des C3S vorliegen. Auch dieser Effekt wird als vorteilhaft für den sich anschließenden regulären Strukturaufbau angesehen.
Im nächsten Schritt wird daher der Untersuchungsfokus vom Modellsystem mit C3S auf Portlandzement erweitert. Hierbei wird der Frage nachgegangen, wie sich eine Änderung der Zusammensetzung der Zementsuspension (w/z-Wert, Fließmittelmenge) beziehungsweise eine Änderung des Ultraschallenergieeintrag auf die Fließeigenschaften und das Erhärtungsverhalten auswirken.
Um den Einfluss verschiedener Faktoren gleichzeitig zu betrachten, werden mit Hilfe von statistischen Versuchsplänen Modelle erstellt, die das Verhalten der einzelnen Faktoren beschreiben. Zur Beschreibung der Fließeigenschaften wurde das Setzfließ- und Ausbreitmaß von Zementsuspensionen herangezogen. Die Beschleunigung der Erhärtung wurde mit Hilfe der Ermittlung des Zeitpunkts des normalen Erstarrens der Zementsuspension bestimmt.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen deutlich, dass die Fließeigenschaften und der Erstarrungsbeginn nicht linear mit steigendem Ultraschall-Energieeintrag verändert werden. Es zeigt sich, dass es besonders bei den Verarbeitungseigenschaften der Portlandzementsuspensionen zur Ausbildung eines spezifischen Energieeintrages kommt, bis zu welchem das Setzfließ- und das Ausbreitmaß erhöht werden. Bei Überschreiten dieses Punktes, der als kritischer Energieeintrag definiert wurde, nimmt das Setzfließ- und Ausbreitmaß wieder ab. Das Auftreten dieses Punktes ist im besonderen Maße abhängig vom w/z-Wert. Mit sinkendem w/z-Wert wird der Energieeintrag, der eine Verbesserung der Fließeigenschaften hervorruft, reduziert. Bei sehr niedrigen w/z-Werten (< 0,35), kann keine Verbesserung mehr beobachtet werden.
Wird Fließmittel vor der Beschallung zur Zementsuspension zugegeben, können die Eigenschaften der Zementsuspension maßgeblich beeinflusst werden. In beschallten Suspensionen mit Fließmittel, konnte in Abhängigkeit des Energieeintrages die fließmittelbedingte Verzögerung des Erstarrungsbeginns deutlich reduziert werden. Weiterhin zeigt sich, dass der Energieeintrag, der notwendig ist um den Erstarrungsbeginn um einen festen Betrag zu reduzieren, bei Suspensionen mit Fließmittel deutlich reduziert ist.
Auf Grundlage der Beobachtungen an Zementsuspensionen wird der Einfluss von Ultraschall in einen dispergierenden und einen beschleunigenden Effekt unterteilt. Bei hohen w/z-Werten dominiert der dispergierende Einfluss von Ultraschall und der Erstarrungsbeginn wird moderat verkürzt. Bei niedrigeren w/z-Werten der Zementsuspension, dominiert der beschleunigende Effekt wobei kein oder sogar ein negativer Einfluss auf die Verarbeitungseigenschaften beobachtet werden kann.
Im nächsten Schritt werden die Untersuchungen auf den Betonmaßstab mit Hilfe einer Technikumsanlage erweitert und der Einfluss eines zweistufigen Mischens (also dem Herstellen einer Zementsuspension im ersten Schritt und dem darauffolgenden Vermischen mit der Gesteinskörnung im zweiten Schritt) mit Ultraschall auf die Frisch- und Festbetoneigenschaften betrachtet. Durch die Anlagentechnik, die mit der Beschallung größerer Mengen Zementsuspension einhergeht, kommen weitere Einflussfaktoren auf die Zementsuspension hinzu (z. B. Pumpgeschwindigkeit, Temperatur, Druck). Im Rahmen der Untersuchungen wurde eine Betonrezeptur mit und ohne Ultraschall hergestellt und die Frisch- und Festbetoneigenschaften verglichen. Darüber hinaus wurde ein umfangreiches Untersuchungsprogramm zur Ermittlung wesentlicher Dauerhaftigkeitsparameter durchgeführt. Aufbauend auf den Erfahrungen mit der Technikumsanlage wurde das Ultraschall-Vormischsystem in mehreren Stufen weiterentwickelt und abschließend in einem Betonwerk zur Betonproduktion verwendet.
Die Untersuchungen am Beton zeigen eine deutliche Steigerung der Frühdruckfestigkeiten des Portlandzementbetons. Hierbei kann die zum Entschalen von Betonbauteilen notwendige Druckfestigkeit von 15 MPa deutlich früher erreicht werden. Das Ausbreitmaß der Betone (w/z-Wert = 0,47) wird infolge der Beschallung leicht reduziert, was sich mit den Ergebnissen aus den Untersuchungen an reinen Zementsuspensionen deckt. Bei Applikation eines Überdruckes in der Beschallkammer oder einer Kühlung der Suspension während der Beschallung, kann das Ausbreitmaß leicht gesteigert werden. Allerdings werden die hohen Frühdruckfestigkeiten der ungekühlten beziehungsweise drucklosen Variante nicht mehr erreicht.
In den Untersuchungen kann gezeigt werden, dass das Potential durch die Ultraschall-Beschleunigung genutzt werden kann, um entweder die Festigkeitsklasse des Zementes leitungsneutral zu reduzieren (von CEM I 52,5 R auf CEM I 42,5 R) oder eine 4-stündige Wärmebehandlung vollständig zu substituieren. Die Dauerhaftigkeit der Betone wird dabei nicht negativ beeinflusst. In den Untersuchungen zum Sulfat-, Karbonatisierung-, Chlorideindring- oder Frost/Tauwiderstand kann weder ein positiver noch ein negativer Einfluss durch die Beschallung abgeleitet werden. Ebenso kann in einer Untersuchung zur Alkali-Kieselsäure-Reaktion kein negativer Einfluss durch die Ultraschallbehandlung beobachtet werden.
In den darauf aufbauenden Untersuchungen wird die Anlagentechnik weiterentwickelt, um die Ultraschallbehandlung stärker an eine reale Betonproduktion anzupassen. In der ersten Iterationsstufe wird das in den Betonuntersuchungen verwendete Anlagenkonzept 1 modifiziert (von der In-line-Beschallung zur Batch-Beschallung) und als Analgenkonzept 2 für weitere Untersuchungen genutzt. Hierbei wird eine neue Betonrezeptur mit höherem w/z-Wert (0,52) verwendet, wobei die Druckfestigkeiten ebenfalls deutlich gesteigert werden können. Im Gegensatz zum ersten Beton, wird das Ausbreitmaß dieser Betonzusammensetzung gesteigert, was zur Reduktion von Fließmittel genutzt wird. Dies deckt sich ebenfalls mit den Beobachtungen an reinen Portlandzementsuspensionen, wo eine deutliche Verbesserung der Fließfähigkeit bei höheren w/z-Werten beschrieben wird.
Für diese Betonrezeptur wird ein Vergleich mit einem kommerziell erhältlichen Erhärtungsbeschleuniger (synthetische C-S-H-Keime) angestellt. Hierbei zeigt sich, dass die Beschleunigungswirkung beider Technologien vergleichbar ist. Eine Kombination beider Technologien führt zu einer weiteren deutlichen Steigerung der Frühfestigkeiten, so dass hier von einem synergistischen Effekt ausgegangen werden kann.
In der letzten Iterationsstufe, dem Anlagenkonzept 3, wird beschrieben, wie das Mischsystem im Rahmen einer universitären Ausgründung signifikant weiterentwickelt wird und erstmals in einem Betonwerk zur Betonproduktion verwendet wird. Bei den Überlegungen zur Weiterentwicklung des Ultraschall-Mischsystems wird der Fokus auf die Praktikabilität gelegt und gezeigt, dass das ultraschallgestütze Mischsystem die Druckfestigkeitsentwicklung auch im Werksmaßstab deutlich beschleunigen kann. Damit ist die Voraussetzung für eine ökologisch nachhaltige Optimierung eines Fertigteilbetons unter realen Produktionsbedingungen geschaffen worden.In the past years efficiency and sustainability as well as digitalization has come into focus for many different industries due to environmental and cultural changes. Compared to industries like IT, automotive or machine manufacturing, the building industry is still at the very beginning.
Although, due to the large quantities of materials processed, the potential for savings and optimization is especially high in the construction industry. The international discussion on resources and climate is increasingly leading to new concepts being developed and tested in cement and concrete production. On one hand, intensive research and development is taking place in the area of alternative, climate-friendly cements. On the other hand, innovative concepts, like for example 3D-printing, are being tested in concrete production. Due to the construction, quality and durability requirements of buildings, precast concrete elements often have advantages compared to ready-mixed concrete. The high surface quality, durability, as well as the uniformity and weather-independent production are advantages that are repeatedly mentioned when speaking about precast concrete elements. It is necessary though, to discuss the concrete production process in the precast plant to make an efficient and sustainable production of precast concrete elements possible.
Precast concrete producers mainly focus on optimizing early strength development. Fast hardening concrete is required for the demolding cycle, to enable shift work in production. Often, to ensure high early strengths, highly reactive cements are used in combination with high cement contents in the concrete and/or heat treatment. This contradicts a sustainable concrete concept.
In this thesis, a new method for mixing concrete is discussed. Here, the reactive components of the concrete, cement and water, are pre-treated with ultrasound. Previous investigations on the influence of ultrasound on C3S and cement are the starting point of this work. These are further investigated in as part of this work. Furthermore, the production of concrete with ultrasound is investigated in a pilot scale. The gained experiences were used to further develop the ultrasonic concrete mixing system. Finally, the application of this technology in industrial concrete production is discussed.
In this work, the effects of ultrasound on the hydration of C3S are further investigated. For this purpose, the hydration of sonicated suspensions is monitored by measuring the electrical conductivity, analysing the ion concentration by means of ICP-OES, thermal analysis, measuring the BET surface and an optical evaluation by means of scanning electron microscopy (SEM). The focus is on the first hours of hydration. During this time the hydration is most strongly influenced by the ultrasound treatment.
The investigations show that the acceleration effect in diluted suspensions (w/s value = 50) is strongly dependent on the portlandite concentration of the solution. The lower the portlandite concentration, the greater the acceleration. Supplementary investigations of the ion concentration of the solution as well as investigations on hydrated C3S show, that first hydrate phases are observable immediately after sonication. The acceleration induced by ultrasound is strongest within the first 24 hours, gradually decreasing beyond this time. The investigations are concluded with experiments on C3S pastes (w/f value = 0.50), which confirm the observations on the diluted suspensions and show an earlier appearance and a greater number of C-S-H phases as a result of sonication. Visually, the C-S-H phases of the sonicated pastes do not only appear much earlier, they are also smaller and finely distributed over the surface of the C3S.
In the next step, the focus of the investigation is extended from the model system with C3S to Portland cement. The question to be discussed is how different compositions of the cement suspension (w/c-ratio, amount of superplasticiser) or a change in the ultrasonic energy input affects the flow properties and the hardening behaviour.
To consider the influence of different factors simultaneously, models are developed with design of experiments (DoE), which describes the behavior of the individual factors. To describe the workability, the slump of cement suspensions was determined. The acceleration of setting was measured by determining the time of normal setting of the cement suspension.
The results of these investigations clearly show that the flow properties and the set time do not change linearly with increasing energy input. It is shown that there is a threshold of the specific energy input up to which the slump is increased. When this point, which is defined as the critical energy input, is exceeded, the slump decreased. The occurrence of this point is particularly dependent on the w/c ratio. As the w/c ratio decreases, the energy input that causes an improvement in the flow properties is reduced. At very low w/c-values (< 0.35), no improvement can be observed.
If superplasticiser is added to the cement suspension before sonication, the properties of the cement suspension can be significantly influenced. In sonicated suspensions with superplasticiser, the superplasticiser-induced delay of the set time could be significantly reduced depending on the energy input. Furthermore, the energy input required to reduce the time of solidification is significantly reduced in suspensions with superplasticiser.
Based on the observations on cement suspensions, the influence of ultrasound is divided into a dispersing and an accelerating effect. At high w/c-values, the dispersing effect of ultrasound dominates, and the set time is moderately decreased. At lower w/c-values of the cement suspension, the accelerating effect dominates, whereas no or even a negative influence on the workability can be observed.
In the next step, the investigations will be extended to the concrete scale with the help of a laboratory plant. Here, the influence of two-stage mixing with ultrasound on the fresh and hardened concrete properties will be discussed. Due to the system set up, which goes hand in hand with the sonication of larger quantities of cement suspension, added further influencing factors to the cement suspension (e.g., Pumping speed, temperature, pressure). As part of the investigations, a concrete composition was produced with as well as without ultrasonic premixing and the fresh and hardened concrete properties were compared. In addition, a comprehensive investigation programme was undertaken to determine essential durability parameters. Based on the experiences with the laboratory device, the ultrasonic premixing system was further developed in several stages and finally used in an industrial concrete plant for concrete production.
The results of the concrete investigations examine a significant increase in the early compressive strengths of Portland cement concrete. Here, the compressive strength of 15 MPa, which is required for stripping of concrete components, can be achieved significantly earlier. The slump of the concretes (w/c-value = 0.47) is slightly decreased as a result of sonication, which is in accordance with the results of the investigations on cement suspensions. If an overpressure is applied in the sonication chamber or the suspension is cooled during sonication, the slump can be slightly increased. However, the high early compressive strengths of the non-cooled or non-pressured concrete are no longer achieved.
the investigations show that the acceleration potential can be used to either reduce the strength class of the cement without performance loss (e. g. from CEM I 52.5 R to CEM I 42.5 R) or to completely substitute a 4-hour heat treatment. The durability of the concrete is not affected. In the investigations on sulphate, carbonation, chloride penetration or freeze/thaw resistance, neither a positive nor a negative influence can be derived from sonication. Likewise, in an investigation on alkali-silica reaction, no negative influence can be observed due to ultrasonic premixing.
Based on these investigations, the ultrasound mixing technology will be further developed in order to decrease the gap between laboratory and industrial production. In the first iteration, the system concept 1 used in the concrete investigations will be modified and used subsequently as system concept 2 for further tests. Here, a new concrete composition with a higher w/c ratio (0.52) is used, through which the compressive strengths can also be significantly increased. In contrast to the first concrete, the slump of this concrete composition is increased, which is used to reduce superplasticiser. This is also in accordance with the observations on Portland cement suspensions, where a clear improvement of the flowability at higher w/c-values is described.
For this concrete formulation, a comparison is made with a commercially available hardening accelerator (synthetic C-S-H-seeds). The results show that the acceleration effect of both technologies is comparable. A combination of both technologies leads to a further significant increase in early strength, so a synergistic effect can be assumed.
The last iteration stage, the system concept 3, describes how the mixing system is significantly developed within a university spin-off and is used for the first time in a concrete plant for concrete production. The conceptual design of the ultrasonic mixing system for industrial application, focusses on the practicability.it is shown that the mixing system can significantly accelerate the compressive strength development, even in an industrial scale. These results paves the way for optimising precast concrete in terms of sustainability
Anti-Gewalttrainings, Gewaltwissen und die institutionelle Erzeugung gewaltbefreiter Subjekte
No full textDieser Beitrag fragt danach, wie Wissen über Gewalt in Anti-Gewalttrainings produziert, vermittelt und sozial wirkmächtig wird. Auf Basis des kommunikativen Konstruktivismus werden diese Kurse als gewaltbezogene Institutionen begriffen, in denen eine Wissensordnung der Gewalt stabilisiert wird. Sie sollen Abweichungen von institutionalisierten Wirklichkeitsvorstellungen in Bezug auf Gewalt entgegenwirken. Dabei lassen sie sich als Selbsttechniken begreifen, durch welche die Kursteilnehmer*innen eine spezifische Subjektposition einüben, nämlich die des gewaltbefreiten Subjekts. Vor diesem Hintergrund wird anschließend zwischen konditionalen und konzessiven Anti-Gewalttrainings unterschieden. Erstere wenden sich an Personen, die tatsächlich von der institutionalisierten Wirklichkeitsvorstellung abgewichen sind und somit gesellschaftlich als Gewalttäter*innen eingestuft werden, während Letztere auf eine Klientel zielen, die potenziell von den gängigen Normen abweichen könnte, obwohl noch keine Gewalt aufgetreten sein muss. Abschließend wird gezeigt, dass den Kursleiter*innen eine wichtige Rolle im Subjektivierungsprozess und der Wissenskommunikation über Gewalt zukommt. Neben Wissen über Gewalt werden durch sie auch Wertbindungen, Legitimationen und Weltbilder vermittelt
Ein Modell zur Optimierung der Bauleistungsfeststellung von Linienbaustellen
Full text linkDas Wissen um den realen Zustand eines Bauprojektes stellt eine entscheidende Kernkompetenz eines steuernden bauausführenden Unternehmens dar. Der bewusste Umgang mit Informationen und deren effiziente Nutzung sind entscheidende Erfolgsfaktoren für die zeit-, kosten- und qualitätsgerechte Realisierung von Bauprojekten.
Obwohl die erforderlichen Erfolgsfaktoren bekannt sind, sind Kosten- und Terminüberschreitungen von Bauprojekten keine Seltenheit – eher das Gegenteil ist der Fall.
Zukunftsweisende Digitalisierungsprojekte aber geben Anlass zu Hoffnung. Ein Beispiel ist der bereits im Dezember 2015 vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur ins Leben gerufene Stufenplan Digitales Planen und Bauen. Dieser hat die Aufgabe flächendeckend die Methodik des Building Information Modeling (BIM) im Infrastrukturbereich einzuführen und somit die Digitalisierung in Deutschland zukunftsweisend voranzutreiben,
indem erfolgreiche Bauprojekte mit durchgängigen Informationsflüssen arbeiten. Seither existiert eine Vielzahl an Digitalisierungsprojekten, alle mit gleichen Zielen. Nachweislich
lassen sich hinsichtlich dessen allerdings auch vermehrt Defizite aufzeigen. So ist der
Fortschritt sehr heterogen verteilt und lässt sich für die Branche nicht allgemeingültig festlegen.
Mit einer internationalen Literaturrecherche sowie einer empirischen Studie als Untersuchungsmethode wurde in Form von Interviews mit Fachkundigen der tatsächliche Zustand der Digitalisierungs- und der BIM-Anwendungen im Straßenbau für den
Controllingprozess der Bauleistungsfeststellung untersucht. Die erhobenen Daten wurden
aufbereitet und anschließend softwaregestützt einer inhaltlichen Analyse unterzogen. In
Kombination mit den Ergebnissen der Literaturrecherche wurden notwendige Anforderungen
für den Controllingprozess der Bauleistungsfeststellung erhoben. Auf dieser Grundlage wurde
ein Modell im Sinne der Systemtheorie zur Optimierung der Bauleistungsfeststellung
entwickelt. Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Integration der modellbasierten Arbeitsweise in die Prozesse der Bauleistungsfeststellung eines Bauunternehmens. Grundlage ist die objektive Auswertung des Fertigstellungsgrades (Baufortschrittes) mittels Luftbildaufnahmen. Deren Auswertung auf Basis eines Algorithmus und die systematische Identifikation des Baufortschrittes integriert in den Prozess der Bauleistungsfeststellung werden zu einem neu entwickelten Gesamtsystem mit dem Ergebnis eines optimierten Modells.
Das entwickelte Modell wurde hinsichtlich Anwendbarkeit und praktischer Relevanz an
ausgewählten Beispielszenarien untersucht und nachgewiesen.The knowledge of the real-time condition of a construction project represents a decisive core competence of a controlling construction company. The conscious handling and efficient use of information can contribute to and be decisive success factors for the timely, cost-efficient, and high-quality realization of construction projects.
Despite the knowledge of the necessary success factors, cost and schedule overruns of
construction projects are not uncommon, rather the opposite. Hope is shown by forward-
looking digitalization projects. The implementation plan for digital planning and construction launched in December 2015 by the Federal Ministry of Transport and Digital Infrastructure. Its task is to introduce the Building Information Modelling (BIM) methodology across the board and to drive forward digitization in the entire construction industry and generate successful construction projects with a continuous flow of information. Since then, there have been numerous digitization projects, all with the same goal. However, it has been proven that there are also increasing deficits. For example, progress is very heterogeneously distributed, and it
is not possible to make a general statement for the industry.
Based on an international literature investigation and an empirical study as the underlying
research method, the actual state of digitalization and BIM applications in road construction for the controlling process of construction performance assessment was examined in the form of qualitative interviews with professionals. The collected data was processed and then subjected to a software-based content analysis. Furthermore, a model was developed in the sense of the system theory for optimizing the construction performance assessment based on the previous research.
The integration of the model-based determination of the construction performance of a
construction company is the subject of this dissertation. The basis is the objective evaluation of the degree of completion (construction progress) by means of aerial photographs. The model- and algorithm-based evaluation of the construction progress combined with the
systematic integration in the process of the construction performance assessment becomes a newly developed overall system with the result of an optimized model.
The developed model was examined and proven regarding applicability and practical
relevance in selected example scenarios
Prüfung des Frost-Tausalz-Widerstandes von Beton für die Expositionsklasse XF2
Full text linkIn cold and moderate climates concrete can be subjected to a combined salt frost attack, which can cause scaling damage. Consequently, numerous test procedures were developed to determine the resistance of concrete compositions against this kind of attack. These tests typically mimic a severe attack with high levels of saturation, e.g. as for concrete pavements. Very few approaches exist for testing the salt frost scaling resistance of concretes, which are subjected only to medium levels of saturation, as such concrete elements typically don’t show notable scaling damage. However, the increasing use of low carbon cements with high clinker substitution rates might affect the salt frost scaling resistance of such concrete elements to some extent. To ensure adequate durability of such concretes it is thus desirable to determine their performance in an actual test procedure instead of relying on past experience. Thus, less severe test methods was developed, which are based on the Slab test and the CDF test, repectively.In kalten und gemäßigten Klimazonen kann Beton einem kombinierten Frost-Tausalz-Angriff ausgesetzt sein, der zu Schäden in Form von Abwitterungen führen kann. Daher wurden zahlreiche Prüfverfahren entwickelt, um die Widerstandsfähigkeit von Betonzusammensetzungen gegen diese Art des Angriffs zu bestimmen. Diese Tests simulieren in der Regel einen starken Angriff mit hohen Sättigungsgraden, wie z. B. bei Betonfahrbahnen. Es gibt nur sehr wenige Ansätze für die Prüfung des Widerstands von Betonen, die nur einem mittleren Sättigungsgrad ausgesetzt sind, da solche Betonelemente in der Regel keine nennenswerten Abwitterungen aufweisen. Die zunehmende Verwendung von klinkereffizienten Zementen könnte sich jedoch in gewissem Maße auf den Frost-Tausalz-Widerstand solcher Betonelemente auswirken. Um eine angemessene Dauerhaftigkeit zu gewährleisten ist es daher wünschenswert, ihre Leistungsfähigkeit in einem tatsächlichen Prüfverfahren zu ermitteln, anstatt sich auf Erfahrungswerte zu verlassen. Daher wurden Ansätze für abgeschwächte Prüfverfahren entwickelt, die auf dem Slab-Test bzw. dem CDF-Test beruhen
Materialsparende Nagelbinder – Aspekte der Konstruktionsgeschichte von 1930 bis 1990
No full textMaterialsparende Holzkonstruktionen, die insbesondere während der Kriegs- und Nachkriegszeit im 20. Jahrhundert entwickelt und optimiert wurden, erlangen aktuell aus konstruktionshistorischer Sicht, aber auch aus ökonomischer Sicht erneut Interesse. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick angefangen von den ersten Konstruktionen Ende der 1920er Jahre bis hin zu Typenbindern der DDR, die noch bis 1990 über Landwirtschaftsbauten errichtet wurden und heute oft als Tragkonstruktionen für Photovoltaikanlagen weiterverwendet werden. Der Fokus liegt auf der chronologischen Vorstellung ausgewählter Konstruktionsweisen für Hallen- und Hausdächer unterschieden nach Fachwerk- und Vollwandbindern. Sowohl die verantwortlichen Ingenieure und deren Herkunft, sowie wesentliche Anwendungsfelder und Beispielbauten kommen in der Überblicksdarstellung zur Sprache. Eine wesentliche Erkenntnis ist die im Betrachtungszeitraum 1930 bis 1990 zu verzeichnende Reduzierung einer Vielzahl genagelter Spar- hin zu Typenkonstruktionen, die im wesentlichen äußerst materialeffiziente Fachwerkbinder für Satteldächer hervorbrachte.Material-saving wooden constructions, which were developed and optimized in particular during the war and post-war period in the 20th century, are currently attracting renewed interest from the point of view of construction history, but also from an economic point of view. The article gives an overview starting with the first constructions at the end of the 1920s up to the type trusses of the GDR, which were built over agricultural buildings until 1990 and are often used today as supporting structures for photovoltaic systems and are therefore experiencing a renaissance. The focus of the article is on the chronological presentation of selected construction methods for hall and house roofs, differentiated between timbered and solid wall trusses. Both the responsible engineers and their origin, as well as essential fields of application and example buildings are discussed in the overview. A significant finding is the reduction in the period from 1930 to 1990 from a large number of nailed savings to type constructions, which essentially produced extremely material-efficient timber trusses for gable roofs
On the use of climate models for estimating the non-stationary characteristic values of climatic actions in civil engineering practice
No full textThe characteristic values of climatic actions in current structural design codes are based on a specified probability of exceedance during the design working life of a structure. These values are traditionally determined from the past observation data under a stationary climate assumption. However, this assumption becomes invalid in the context of climate change, where the frequency and intensity of climatic extremes varies with respect to time. This paper presents a methodology to calculate the non-stationary characteristic values using state of the art climate model projections. The non-stationary characteristic values are calculated in compliance with the requirements of structural design codes by forming quasi-stationary windows of the entire bias-corrected climate model data. Three approaches for the calculation of non-stationary characteristic values considering the design working life of a structure are compared and their consequences on exceedance probability are discussed