DE202022106484U1 - System for the development of a particle-packed engineered composite cement concrete (EnComPAs) - Google Patents
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Abstract
System (100) zum Entwickeln eines teilchengepackten technischen Verbundzementbetons (EnComPAs), wobei das System (100) eine Vielzahl von Phasen umfasst, wobei eine erste Phase Folgendes umfasst:
ein Modul für polydisperse Aggregate (102) zur Entwicklung von Packungsdichte- und Partikelinteraktionskurven für unterschiedliche Aggregatgrößen;
ein Teilchenpackungsmodul (104) in Verbindung mit dem polydispersen Aggregatmodul (102) zum Optimieren von Anteilen der variierenden Größe von Aggregaten, um eine maximale Packungsdichte zu erhalten, wobei die variierenden Anteile des Aggregats in einer Vielzahl von Stufen optimiert werden, die ein binäres Mischen von unterschiedlichen Größenklassen von Aggregaten, ein Erweitern des binären Mischens auf mehrere unterschiedliche Größenklassen der Aggregate und eine vergleichende Sortierkurve (grobe und feine Aggregate) umfassen; und
ein Vergleichsmodul (106) in Verbindung mit dem Partikelpackungsmodul (104) zum Vergleichen des Partikelpackungsmoduls (104) mit einer Standardtechnik bei der Dosierung von Aggregaten;
eine zweite Phase umfasst:
ein Bestimmungsmodul (108), das mit der ersten Phase verbunden ist, um eine Vielzahl physikalischer Eigenschaften von gewöhnlichem Portlandzement (OPC), Flugasche (FA) und granuliertem Hochofenschlacke (GBFS) zu bestimmen;
ein Optimierungsmodul (110), das mit dem Bestimmungsmodul (108) verbunden ist, um die Anteile von OPC, FA und GBFS zu optimieren, um einen Kompositzement zu entwickeln, der auf den Werten der Packungsdichte und der Druckfestigkeit basiert; und
einen Mörtel (112) zur Herstellung einer Probe aus Kompositzement (CC) und feinen Zuschlägen; und
eine dritte Phase umfasst:
ein modifiziertes Andreassen-Modul (114) zum Variieren der Anteile von OPC, FA und GBFS in Form von 50 % OPC, 20 % FA und 30 % GBFS zur Entwicklung eines partikelverpackten EnComPAs.
a polydisperse aggregates module (102) for developing packing density and particle interaction curves for different aggregate sizes;
a particle packing module (104) in conjunction with the polydisperse aggregate module (102) for optimizing proportions of varying sizes of aggregates to obtain maximum packing density, wherein the varying proportions of the aggregate are optimized in a plurality of stages that enable binary mixing of different size classes of aggregates, an extension of the binary merging to several different size classes of aggregates and a comparative sorting curve (coarse and fine aggregates); and
a comparison module (106) in communication with the particle packing module (104) for comparing the particle packing module (104) to a standard technique in dosing aggregates;
a second phase includes:
a determination module (108) connected to the first phase for determining a plurality of physical properties of ordinary portland cement (OPC), fly ash (FA) and granulated blast furnace slag (GBFS);
an optimization module (110) connected to the determination module (108) for optimizing the proportions of OPC, FA and GBFS to develop a composite cement based on the packing density and compressive strength values; and
a mortar (112) for preparing a sample of composite cement (CC) and fine aggregates; and
a third phase includes:
a modified Andreassen module (114) to vary the proportions of OPC, FA and GBFS in the form of 50% OPC, 20% FA and 30% GBFS to develop a particle-packed EnComPA.
Description
BEREICH DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gebiet der Bausysteme. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein System zur Entwicklung eines partikelgepackten technischen Kompositzementbetons (EnComPAs).The present invention relates to the field of building systems. In particular, the present invention relates to a system for the development of a particle-packed technical composite cement concrete (EnComPAs).
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Zement ist aufgrund seiner enormen Vorteile und seiner Vielseitigkeit in Bezug auf die Leistung zu einem unersetzlichen Material geworden. Dieses Material ist jedoch für etwa 6-7 % der Treibhausgasemissionen verantwortlich, die beim Herstellungsprozess von Zement entstehen. Daher gewinnt der Bedarf an Zement mit niedrigem Klinkergehalt und teilweisem Ersatz durch ergänzende zementhaltige Materialien (SCMs) mehr an Bedeutung. Das Bureau of Indian Standards (BIS) IS 16415:2015 (BIS 2015a) empfiehlt die kombinierte Verwendung von Flugasche und GBFS als Teilersatz für OPC. Gemäß diesen Normen kann der OPC-Anteil auf einem niedrigen Niveau von bis zu 35 % gehalten werden, indem bis zu 65 % der SCMs ersetzt werden, wodurch die CO2-Emissionen reduziert, die Rohstoffe geschont und der Energiebedarf für die Herstellungsprozesse verringert werden.Cement has become an irreplaceable material due to its tremendous benefits and versatility in terms of performance. However, this material is responsible for around 6-7% of the greenhouse gas emissions generated during the cement manufacturing process. Therefore, the need for low-clinker cement and partial replacement with supplemental cementitious materials (SCMs) is becoming more important. The Bureau of Indian Standards (BIS) IS 16415:2015 (BIS 2015a) recommends the combined use of fly ash and GBFS as a partial replacement for OPC. According to these standards, the OPC content can be kept at a low level of up to 35% by replacing up to 65% of SCMs, thereby reducing CO2 emissions, conserving raw materials and reducing the energy demand for manufacturing processes.
Der größte Nachteil von Kompositzement ist die relativ späte Festigkeitszunahme in der Anfangsphase aufgrund der langsamen puzzolanischen Reaktion im Vergleich zur Hydratation von Zement. Dies wird jedoch durch andere vorteilhafte Dauerhaftigkeitseigenschaften ausgeglichen, die er gegenüber OPC aufweist. Aus früheren Studien der Forscher geht hervor, dass eine systematische Dosierung der Zuschlagstoffe mit Hilfe von Partikelpackungsmethoden (PPM) die Leistungsfähigkeit des Betons erhöht.The main disadvantage of composite cement is the relatively late increase in strength in the initial phase due to the slow pozzolanic reaction compared to the hydration of cement. However, this is offset by other beneficial durability properties it exhibits over OPC. Previous studies by the researchers show that systematic dosing of the aggregates using particle packing (PPM) methods improves the performance of the concrete.
Eine Erhöhung der Packungsdichte der Gesteinskörnung führt zu einer Verringerung der Hohlräume und erfordert daher eine minimale Menge an Zementleim. Die dichte Struktur der Gesteinskörnung mit der höchsten Packungsdichte wirkt dem Trocknungsschwinden und der Hydratationswärme aufgrund der geringeren Zementleimmenge entgegen. Daher verbessern die PPM-Methoden die Leistung und die mechanischen Eigenschaften von Beton.Increasing the packing density of the aggregate results in a reduction in voids and therefore requires a minimal amount of cement paste. The dense structure of the aggregate with the highest packing density counteracts the drying shrinkage and the heat of hydration due to the lower amount of cement paste. Therefore, the PPM methods improve the performance and mechanical properties of concrete.
Die Nachfrage nach Zementmischungen, die mineralische Zusatzstoffe aus Industrieabfällen enthalten, ist in den letzten Jahrzehnten erheblich gestiegen, um kohlenstoffarme Zemente für nachhaltige Bauverfahren zu fördern. Flugasche (FA) und granulierter Hochofenschlacke (GBFS) sind überwiegend Abfälle aus Wärmekraftwerken bzw. der Stahlindustrie. Die Verwendung dieser Abfälle in Zement hat viele Vorteile für die zementproduzierende Industrie und den zusätzlichen Vorteil einer geringeren Umweltbelastung (Boden, Wasser und Luft) mit sich gebracht. Was die Dauerhaftigkeit betrifft, so wurde durch die Verringerung der Durchlässigkeit des Betons die Beständigkeit gegen das Eindringen von Chlorid verbessert, die Beständigkeit gegen Schwinden erhöht und die Beständigkeit gegen den Transport von aggressiven Chemikalien. Höhere FA- und GBFS-Ersatzmengen führten zu einer Verringerung der Druckfestigkeit des Betons, insbesondere in den frühen Stadien der Aushärtung aufgrund der langsamen puzzolanischen Reaktion von FA und GBFS. Im späteren Alter der Aushärtung lieferten diese Betonmischungen jedoch zufriedenstellende Ergebnisse in Bezug auf die Druckfestigkeit, was auf die Bildung eines sekundären CSH-Gels durch die puzzolanische Reaktion von FA und GBFS in Gegenwart von Feuchtigkeit zurückzuführen ist. Ein höherer Energiegehalt führt zu einer höheren Menge an CO2-Emissionen.Demand for cement mixes containing mineral additives from industrial waste has increased significantly in recent decades to promote low-carbon cements for sustainable building practices. Fly ash (FA) and granulated blast furnace slag (GBFS) are mainly waste from thermal power plants and the steel industry. Using these wastes in cement has brought many benefits to the cement producing industry and the added benefit of reduced environmental impact (soil, water and air). As for durability, reducing the permeability of concrete has improved resistance to chloride penetration, increased resistance to shrinkage and resistance to the transport of aggressive chemicals. Higher replacement amounts of FA and GBFS led to a decrease in the compressive strength of the concrete, especially in the early stages of hardening due to the slow pozzolanic reaction of FA and GBFS. However, at the later age of hardening, these concrete mixes gave satisfactory results in terms of compressive strength, which is attributed to the formation of a secondary CSH gel through the pozzolanic reaction of FA and GBFS in the presence of moisture. A higher energy content leads to a higher amount of CO 2 emissions.
In dicht besiedelten Ländern wie Indien wird der durchschnittliche Zementverbrauch bis zum Jahr 2025 voraussichtlich um das 2.5- bis 2.7-fache steigen. In Indien werden nur etwa 26 % der insgesamt produzierten Flugasche von der Zementindustrie verwendet. Zementindustrie genutzt, und die Produktion von GBFS in Indien beträgt etwa das Zehnfache von FA. Für die Produktion von 1 Million Tonnen OPC, PPC und PSC werden 1.5-1.6, 1.0-1.1 bzw. 0.8-0.9 Millionen Tonnen Kalkstein benötigt. Für die Herstellung der gleichen Menge Kompositzement werden dagegen nur 0.6-0.7 Millionen Tonnen benötigt, was zu einer Verringerung des Kalksteinverbrauchs führt. Die Wärmeenergiekosten für die Herstellung von Kompositzement sinken im Vergleich zu OPC, PPC und PSC um 52 %, 27 % bzw. 35 %. Außerdem wird für die Herstellung von Kompositzement im Vergleich zu OPC 34 %, 20 % und 23 % weniger elektrische Energie benötigt,PPC bzw. PSC.In densely populated countries like India, average cement consumption is projected to increase 2.5 to 2.7 times by 2025. In India, only about 26% of the total fly ash produced is used by the cement industry. cement industry and the production of GBFS in India is about 10 times that of FA. For the production of 1 million tons of OPC, PPC and PSC, 1.5-1.6, 1.0-1.1 and 0.8-0.9 million tons of limestone are needed, respectively. On the other hand, only 0.6-0.7 million tons are needed to produce the same amount of composite cement, which leads to a reduction in limestone consumption. Thermal energy costs for the production of composite cement decrease by 52%, 27% and 35% compared to OPC, PPC and PSC, respectively. In addition, the production of composite cement requires 34%, 20% and 23% less electrical energy compared to OPC,PPC and PSC, respectively.
Zahlreiche Studien wurden von den Forschern durchgeführt, bei denen OPC teilweise durch die mineralischen Zusatzstoffe FA und GBFS ersetzt wurde.Numerous studies were conducted by the researchers, where OPC was partially replaced by the mineral additives FA and GBFS.
Nach Angaben eines Forschers berichteten Wu Xuequan et al. über höhere Abbindezeiten (sowohl am Anfang als auch am Ende) für Zemente, die durch teilweisen Ersatz des Klinkers durch Flugasche und Schlacke hergestellt wurden.According to one researcher, Wu Xuequan et al. reported longer setting times (both initial and final) for cements made by partially replacing the clinker with fly ash and slag.
Einem anderen Forscher zufolge berichteten Chea et al. darüber, dass die Einbeziehung von von pulverisiertem FA und Schlacke in OPC die Hydratationswärme reduziert und eine längere Aushärtungsdauer erfordert.According to another researcher, Chea et al. about the fact that the inclusion of powdered FA and slag in OPC the hydrata tion heat is reduced and requires a longer curing time.
Einem anderen Forscher zufolge stellten Beixing Li et al. fest, dass sich bei CC im Vergleich zu OPC während des Hydratationsprozesses früher Ettringit bildet. CC führte zu geringeren Druck- und Biegefestigkeiten während des frühen Hydratationsalters im Vergleich zu OPC. Dies ist auf die langsame Reaktionsgeschwindigkeit der puzzolanischen Wirkung von FA und GBFS zurückzuführen. Es wird festgestellt, dass eine Erhöhung der FA-Menge in CC einen größeren Einfluss auf den anfänglichen Festigkeitsverlust hat als GBFS. Daher kann der FA-Gehalt auf ein Maximum von 30-35% begrenzt werden, obwohl er reichlich vorhanden ist. Es wird festgestellt, dass die Wasseraufnahme bei Mischungen mit FA mit der Erhöhung des FA-Ersatzes zunimmt, während sie mit der Erhöhung des Schlackengehalts abnimmt.According to another researcher, Beixing Li et al. found that ettringite forms earlier in CC compared to OPC during the hydration process. CC resulted in lower compressive and flexural strengths during early hydration age compared to OPC. This is due to the slow reaction speed of the pozzolanic action of FA and GBFS. It is found that increasing the amount of FA in CC has a greater impact on initial strength loss than GBFS. Therefore the FA content can be limited to a maximum of 30-35% although it is abundant. It is found that the water uptake for blends with FA increases with increasing FA replacement, while it decreases with increasing slag content.
Ein weiterer Forscher, Kuder et al., berichtete, dass Mischzemente im späteren Alter eine höhere Druckfestigkeit aufweisen als OPC, obwohl sie im Anfangsalter eine geringere Festigkeit aufweisen. Zemente mit Schlackenersatz und herkömmliche Zemente wiesen unabhängig vom prozentualen Anteil des Schlackenersatzes im OPC eine fast ähnliche Druckfestigkeit auf.Another researcher, Kuder et al., reported that mixed cements show higher compressive strength than OPC in later ages, although they show lower strength in early ages. Cementes with slag replacement and conventional cements had almost similar compressive strengths regardless of the percentage of slag replacement in the OPC.
Die Zugabe von Schlacke und FA zum Zement verbessert die Dauerhaftigkeitseigenschaften im Vergleich zu OPC-Beton, da die Porengröße zwischen den Partikeln verringert wird und der Beton dadurch widerstandsfähiger gegen das Eindringen von Chlorid wird. In der vorliegenden Studie werden die FA- und GBFS-Anteile auf der Grundlage der Faktoren Druckfestigkeit, Verdichtungsgrad der Bindemittelbestandteile und maximale Nutzung der mineralischen Zusatzstoffe festgelegt.The addition of slag and FA to the cement improves durability properties compared to OPC concrete as the pore size between the particles is reduced, making the concrete more resistant to chloride penetration. In the present study, the FA and GBFS percentages are determined based on the factors of compressive strength, degree of compaction of the binder components and maximum utilization of the mineral additives.
Um die steigende Nachfrage nach Zement zu befriedigen, müssen die verfügbaren Ressourcen erheblich aufgestockt werden, was viele Herausforderungen mit sich bringen könnte. Daher ist die Schonung der natürlichen Ressourcen für Zement unumgänglich geworden. Da es kein Material gibt, das Zement vollständig ersetzen kann, ist der teilweise Ersatz durch mineralische Zusatzstoffe eine Lösung, um die Erschöpfung der Zementressourcen zu minimieren. In Anbetracht der verfügbaren natürlichen Ressourcen, der Kosten für Zement mit mineralischen Zusätzen und der Emission von Treibhausgasen durch Zement während des Verbrennungs- und Hydratationsprozesses wurde ein Zement entwickelt, der als Kompositzement (CC) bezeichnet wird. Kompositzement hat im Vergleich zu OPC, PPC und PSC deutlich niedrigere Produktionskosten und eine geringere CO2-Emissionsintensität, da im OPC mehr SCM ersetzt wird. Zu den Vorteilen der Verwendung von Kompositzement in Beton gehören die Einsparung von Rohstoffen, die Verringerung des Energiebedarfs für die Herstellung von Zement, die Verringerung der CO2-Emissionen, die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Umgebungsbedingungen, die Verringerung der Hydratationswärme und die Verringerung des Alkaligehalts der zementhaltigen Bestandteile, wodurch das Risiko einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion minimiert wird.In order to meet the increasing demand for cement, the available resources need to be significantly increased, which could bring many challenges. Therefore, the conservation of natural resources for cement has become essential. Since there is no material that can completely replace cement, partial replacement with mineral additives is a solution to minimize cement resource depletion. Considering the natural resources available, the cost of cement with mineral additives, and the emission of greenhouse gases from cement during the combustion and hydration process, a cement called composite cement (CC) was developed. Compared to OPC, PPC and PSC, composite cement has significantly lower production costs and lower CO 2 emission intensity, since more SCM is replaced in the OPC. The advantages of using composite cement in concrete include saving raw materials, reducing the energy required to produce cement, reducing CO 2 emissions, improving resistance to aggressive environmental conditions, reducing heat of hydration and reducing alkali content of the cementitious components, thereby minimizing the risk of an alkali-silica reaction.
Kompositzement scheint eine bessere Alternative zu sein, um die beabsichtigten Leistungsanforderungen zu erfüllen. Die in Kompositzement verwendeten mineralischen Zusatzstoffe sind Flugasche (FA) und gemahlener Hüttensand (GBFS), die als industrielle Abfallprodukte in Wärmekraftwerken bzw. in der Stahlindustrie anfallen. Die Entsorgung dieser Abfälle in der freien Natur ist eine enorme Aufgabe, die mit hohen Kosten und einer Verschmutzung der Umwelt verbunden ist. Da diese Abfälle reich an Kalzium und Kieselsäure sind, wird versucht, den Zement teilweise durch FA und Hüttensand zu ersetzen.Composite cement appears to be a better alternative to meet the intended performance requirements. The mineral additives used in composite cement are fly ash (FA) and ground blast furnace slag (GBFS), which are industrial waste products in thermal power plants and in the steel industry. Disposing of these wastes in the wild is an enormous task that involves high costs and pollution of the environment. Since this waste is rich in calcium and silicic acid, attempts are being made to partially replace the cement with FA and blast furnace slag.
Angesichts der steigenden Nachfrage im Baugewerbe, der Verfügbarkeit natürlicher Ressourcen und des zunehmenden globalen Erwärmungspotenzials ist es zwingend notwendig geworden, ein alternatives Material zu Zement zu finden, um die oben genannten Anforderungen zu erfüllen. Der vollständige Ersatz von Zement durch ein anderes Material ist heute aufgrund der mit Beton verbundenen Probleme in Bezug auf Festigkeit und Haltbarkeit eine große Herausforderung. Eine der Lösungen könnte der teilweise Ersatz von Zement durch mineralische Zusatzstoffe sein. Der Ersatz dieser SCMs macht die Zementmischung teurer und außerdem sind sie nicht im Überfluss vorhanden. Der Ersatz von Reishülsenasche führt hingegen zu einer niedrigen Anfangsfestigkeit. In Anbetracht der Kosten für mineralische Zusatzstoffe, der Hydratationskompatibilität mit Zement und der geringen Emission von Treibhausgasen werden Flugasche und GBS weitgehend als mineralische Zusatzstoffe zum Ersatz von OPC verwendet. Allerdings verzögert sich der Festigkeitszuwachs vor allem in den ersten Jahren aufgrund der langsamen puzzolanischen Reaktion im Vergleich zur Zementhydratation. Die Zugabe von chemischen Beschleunigern wie NaCl, CaCl2 und kalziniertem Gips usw. kann zu Problemen mit der Dauerhaftigkeit führen, die mit chloridinduzierter Korrosion und Sulfatangriff zusammenhängen. Außerdem machen diese Zusätze den Beton teurer und nicht nachhaltig.With increasing demand in construction, availability of natural resources and increasing global warming potential, it has become imperative to find an alternative material to cement to meet the above requirements. Completely replacing cement with another material is a major challenge today due to the strength and durability issues associated with concrete. One of the solutions could be the partial replacement of cement with mineral additives. Replacing these SCMs makes the cement mix more expensive and, moreover, they are not plentiful. The replacement of rice hull ash, on the other hand, leads to low initial strength. Considering the cost of mineral additives, hydration compatibility with cement and low emission of greenhouse gases, fly ash and GBS are widely used as mineral additives to replace OPC. However, the increase in strength is delayed, especially in the first few years, due to the slow pozzolanic reaction compared to cement hydration. The addition of chemical accelerators such as NaCl, CaCl 2 and calcined gypsum etc. can lead to durability problems related to chloride induced corrosion and sulphate attack. In addition, these additives make the concrete more expensive and not sustainable.
Um die oben genannten Nachteile zu überwinden, besteht daher die Notwendigkeit, ein System aus partikelgepacktem technischem Verbundzementbeton (EnComPAs) zu entwickeln, um die Festigkeit von Verbundzementbeton zu verbessern, ohne die nachhaltigen Parameter durch dichte Packung des Gesteinskörperskelettsystems zu beeinträchtigen.Therefore, in order to overcome the above disadvantages, there is a need to develop a particle-packed engineered composite cement concrete (EnComPAs) system to address the Fes To improve the activity of composite cement concrete without compromising the sustainable parameters through dense packing of the rock body skeleton system.
Der technische Fortschritt, der durch die vorliegende Erfindung offenbart wird, überwindet die Einschränkungen und Nachteile bestehender und konventioneller Systeme und Methoden.The technical advance disclosed by the present invention overcomes the limitations and disadvantages of existing and conventional systems and methods.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System zur Entwicklung eines teilchengepackten technischen Verbundzementbetons (EnComPAs).The present invention relates generally to a system for developing particle-packed engineered composite cementitious concrete (EnComPAs).
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen dicht gepackten Kompositzementbeton zu entwickeln;An object of the present invention is to develop a densely packed composite cement concrete;
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Entwicklung einer optimalen Kornabstufung von Gesteinskörnungen, die in Verbundbetonen auf Zementbasis verwendet werden, unter Verwendung von Partikelpackungsmodellen;Another object of the present invention is to develop an optimal grading of aggregates used in cement-based composite concretes using particle packing models;
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Festigkeits- und Mikrostruktureigenschaften von Kompositmörteln auf Zementbasis zu untersuchen und diese mit OPC-Mörteln unter Verwendung von Partikelpackungs- und IS-Methoden zu vergleichen; undAnother object of the present invention is to study the strength and microstructural properties of cement-based composite mortars and compare them with OPC mortars using particle packing and IS methods; and
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Formulierung von Richtlinien für die Betonrezeptur von ternär gemischten Betonen auf Basis von Kompositzement unter Verwendung von kontinuierlichen und diskreten Partikelpackungsansätzen.Another object of the present invention is to formulate guidelines for the concrete design of ternary mixed composite cement-based concretes using continuous and discrete particle packing approaches.
In einer Ausführungsform ein System zur Entwicklung eines teilchengepackten technischen Verbundzementbetons (EnComPAs), wobei das System eine Vielzahl von Phasen umfasst, wobei eine erste Phase Folgendes umfasst:
- ein Modul für polydisperse Aggregate zur Entwicklung von Packungsdichte- und Partikelinteraktionskurven für unterschiedliche Aggregatgrößen;
- ein Teilchenpackungsmodul in Verbindung mit dem Modul für polydisperse Aggregate zum Optimieren der Anteile der variierenden Größe der Aggregate, um eine maximale Packungsdichte zu erhalten, wobei die variierenden Anteile des Aggregats in einer Vielzahl von Stufen optimiert werden, die ein binäres Mischen verschiedener Größenklassen von Aggregaten, eine Ausweitung des binären Mischens auf mehrere verschiedene Größenklassen der Aggregate und eine vergleichende Sortierkurve (grobe und feine Aggregate) umfassen; und
- ein Vergleichsmodul in Verbindung mit dem Partikelpackungsmodul zum Vergleichen des Partikelpackungsmoduls mit einer Standardtechnik zur Dosierung von Zuschlagstoffen;
- eine zweite Phase umfasst:
- ein Bestimmungsmodul, das mit der ersten Phase verbunden ist, um eine Vielzahl physikalischer Eigenschaften von gewöhnlichem Portlandzement (OPC), Flugasche (FA) und granuliertem Hochofenschlacke (GBFS) zu bestimmen;
- ein Optimierungsmodul, das mit dem Bestimmungsmodul verbunden ist, um die Anteile von OPC, FA und GBFS zu optimieren, um einen Kompositzement auf der Grundlage der Werte für Packungsdichte und Druckfestigkeit zu entwickeln; und
- einen Mörtel zur Herstellung einer Probe aus Kompositzement (CC) und feinen Zuschlägen; und
- eine dritte Phase umfasst:
- ein modifiziertes Andreassen-Modul zum Variieren der Anteile von OPC, FA und GBFS (50 % OPC, 20 % FA und 30 % GBFS) zur Entwicklung eines partikelverpackten EnComPAs.
- a module for polydisperse aggregates to develop packing density and particle interaction curves for different aggregate sizes;
- a particle packing module in conjunction with the polydisperse aggregates module for optimizing the fractions of varying size of aggregates to obtain maximum packing density, wherein the varying fractions of aggregate are optimized in a plurality of stages that allow binary mixing of different size classes of aggregates, an extension of binary mixing to several different size classes of aggregates and a comparative sorting curve (coarse and fine aggregates); and
- a comparison module in communication with the particle packing module for comparing the particle packing module to a standard aggregate dosing technique;
- a second phase includes:
- a determination module connected to the first phase to determine a plurality of physical properties of ordinary portland cement (OPC), fly ash (FA) and granulated blast furnace slag (GBFS);
- an optimization module connected to the determination module to optimize the proportions of OPC, FA and GBFS to develop a composite cement based on the packing density and compressive strength values; and
- a mortar to prepare a sample of composite cement (CC) and fine aggregates; and
- a third phase includes:
- a modified Andreassen module to vary the proportions of OPC, FA and GBFS (50% OPC, 20% FA and 30% GBFS) to develop a particle-wrapped EnComPA.
In einer Ausführungsform optimiert das Modul für polydisperse Aggregate die Proportionen der unterschiedlichen Größen der Aggregate für einen höheren Packungsgrad und ein geringeres Leerraumverhältnis durch das Modul für die Partikelpackung, wobei das Modul für die Partikelpackung eine experimentelle Packungsdichte für die optimierten Proportionen bestimmt.In one embodiment, the polydisperse aggregates module optimizes the proportions of the different sizes of aggregates for higher packing efficiency and lower void ratio through the particle packing module, wherein the particle packing module determines an experimental packing density for the optimized proportions.
In einer Ausführungsform umfasst das Partikelpackungsmodul ein kompressibles Packungsmodell (CPM).In one embodiment, the particle packing module includes a compressible packing model (CPM).
In einer Ausführungsform wird die Standardtechnik entweder als Indian Standard (IS) 383:2016 oder als IS 650:2008 oder eine Kombination davon vom Bureau of Indian Standards (BIS) ausgewählt.In one embodiment, the standard technique is selected as either Indian Standard (IS) 383:2016 or IS 650:2008 or a combination thereof by the Bureau of Indian Standards (BIS).
In einer Ausführungsform umfasst eine erste Stufe das binäre Mischen von zwei verschiedenen Größenklassen von Gesteinskörnungen durch Variieren der Anteile jeder Klasse in einem gegebenen Einheitsvolumen, um die geeigneten Gesteinskörnungsanteile für einen maximalen Packungsgrad eines binären Gesteinskörnungsmoduls zu identifizieren, eine zweite Stufe umfasst die Ausweitung des binären Mischens auf ein polydisperses Gesteinskörnungsmodul aus acht verschiedenen Größenklassen von Gesteinskörnungen (einschließlich sowohl feiner als auch grober Gesteinskörnung) mit Größen zwischen 20 mm und 0.15 mm, um einen geeigneten Anteil von acht Größenklassen von Gesteinskörnungen pro gegebenem Einheitsvolumen zu ermitteln, um einen höheren Verdichtungsgrad der polydispergierten Mischung von gut abgestuften Gesteinskörnungen zu erreichen, eine dritte Stufe zum Vergleich der Sieblinien (grobe und feine Gesteinskörnungen), die gemäß den verschiedenen Verdichtungen erhalten wurden, mit den bestehenden Sieblinien gemäß IS: 383 2016.In one embodiment, a first stage involves binary mixing of two different size grades of aggregates by varying the fractions of each class in a given unit volume to identify the appropriate aggregate fractions for a maximum packing level of a binary aggregate modulus, a second stage involves extending the binary mixing on a polydisperse aggregate module from eight different size classes of aggregates (incl mix of both fine and coarse aggregates) with sizes between 20 mm and 0.15 mm to determine an appropriate proportion of eight size classes of aggregates per given unit volume in order to achieve a higher degree of compaction of the polydispersed mixture of well-graded aggregates, a third stage to Comparison of the grading curves (coarse and fine aggregates) obtained according to the different compactions with the existing grading curves according to IS: 383 2016.
In einer Ausführungsform umfasst die Mehrzahl der physikalischen Eigenschaften das spezifische Gewicht, die Feinheit, die Abbindezeiten, die Standardkonsistenz, die Festigkeit, den Glühverlust und die chemische Oxidzusammensetzung.In one embodiment, the plurality of physical properties include specific gravity, fineness, setting times, standard consistency, strength, loss on ignition, and oxide chemical composition.
In einer Ausführungsform werden die Ersatzmengen an Flugasche und GBFS mit dem OPC bei der Herstellung von CC auf der Grundlage der Ergebnisse der Packungsdichte und Druckfestigkeit von CC-basierten Mörteln optimiert, wobei die Ersatzmengen an Flugasche und GBFS im Kompositzement und die Granulometrie der feinen Gesteinskörnung bei der Herstellung von CC-Mörteln auf der Grundlage der durch die Partikelpackungsmodule erhaltenen Anteile optimiert werden.In one embodiment, the replacement amounts of fly ash and GBFS with the OPC in the production of CC are optimized based on the packing density and compressive strength results of CC-based mortars, with the replacement amounts of fly ash and GBFS in the composite cement and the granulometry of the fine aggregate the production of CC mortars can be optimized based on the proportions obtained by the particle packing modules.
In einer Ausführungsform untersucht ein Untersuchungsmodul die Mikrostruktur von wasserfreiem Zement, die Verteilung von festen Phasen und Poren in der Mikrostruktur, die Geschwindigkeit der Bildung von Zementhydraten, die Umwandlung von Phasen, die während der Hydratation gebildet werden, in andere Verbindungen und die Grenzfläche zwischen Zementstein und Zuschlagstoffen auf der Grundlage verschiedener Charakterisierungstechniken.In one embodiment, an analysis module examines the microstructure of anhydrous cement, the distribution of solid phases and pores in the microstructure, the rate of formation of cement hydrates, the transformation of phases formed during hydration into other compounds, and the interface between cement paste and aggregates based on various characterization techniques.
In einer Ausführungsform wird eine Korrelation zwischen Parametern hergestellt, die die Verarbeitbarkeit des Betons beeinflussen, wie z. B. das Verhältnis von Wasser zu Bindemittel, das Verhältnis von grober zu feiner Gesteinskörnung, die Packungsdichte, das Verhältnis von Bindemittel zu Gesteinskörnung und die Dosierung des Fließmittels.In one embodiment, a correlation is established between parameters that affect the workability of the concrete, such as e.g. B. the ratio of water to binder, the ratio of coarse to fine aggregate, the packing density, the ratio of binder to aggregate and the dosage of the superplasticizer.
Um die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung weiter zu verdeutlichen, wird eine genauere Beschreibung der Erfindung durch Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen davon, die in der beigefügten Figur dargestellt ist, gemacht werden. Es wird davon ausgegangen, dass diese Figur nur typische Ausführungsformen der Erfindung darstellt und daher nicht als Einschränkung ihres Umfangs zu betrachten ist. Die Erfindung wird mit zusätzlicher Spezifität und Detail mit der beigefügten Figur beschrieben und erläutert werden.In order to further clarify the advantages and features of the present invention, a more detailed description of the invention will be made by reference to specific embodiments thereof illustrated in the attached figure. It is understood that this figure represents only typical embodiments of the invention and therefore should not be considered as limiting its scope. The invention will be described and illustrated with additional specificity and detail with the accompanying figure.
Figurenlistecharacter list
Diese und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung mit Bezug auf die beigefügte Figur gelesen wird, in der gleiche Zeichen gleiche Teile in der Figur darstellen, wobei:
-
1 ein Blockdiagramm eines Systems zur Entwicklung eines partikelgepackten technischen Kompositzementbetons (EnComPAs) zeigt.
-
1 shows a block diagram of a system for the development of a particle-packed technical composite cement concrete (EnComPAs).
Der Fachmann wird verstehen, dass die Elemente in der Figur der Einfachheit halber dargestellt sind und nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet wurden. Die Flussdiagramme veranschaulichen beispielsweise das Verfahren anhand der wichtigsten Schritte, um das Verständnis der Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu verbessern. Darüber hinaus kann es sein, dass eine oder mehrere Komponenten der Vorrichtung in der Figur durch herkömmliche Symbole dargestellt sind, und dass die Figur nur die spezifischen Details zeigt, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung relevant sind, um die Figur nicht mit Details zu überfrachten, die für Fachleute, die mit der vorliegenden Beschreibung vertraut sind, leicht erkennbar sind.Those skilled in the art will understand that the elements in the figure are shown for simplicity and are not necessarily drawn to scale. For example, the flow charts illustrate the method of key steps to enhance understanding of aspects of the present disclosure. Furthermore, one or more components of the device in the figure may be represented by conventional symbols, and the figure only shows the specific details relevant to understanding the embodiments of the present disclosure, not to encircle the figure with details to overload, which are easily recognizable to those skilled in the art familiar with the present description.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Um das Verständnis der Erfindung zu fördern, wird nun auf die in der Figur dargestellte Ausführungsform Bezug genommen und diese mit bestimmten Worten beschrieben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass damit keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen und weitere Modifikationen des dargestellten Systems und solche weiteren Anwendungen der darin dargestellten Grundsätze der Erfindung in Betracht gezogen werden, wie sie einem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung normalerweise einfallen würden.For the purposes of promoting an understanding of the invention, reference will now be made to the embodiment illustrated in the Figure and specific language will be used to describe the same. It should be understood, however, that no limitation on the scope of the invention is intended, and such alterations and further modifications to the illustrated system and such further applications of the principles of the invention set forth therein are contemplated as would occur to those skilled in the art invention would normally come to mind.
Der Fachmann wird verstehen, dass die vorstehende allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Beschreibung beispielhaft und erläuternd für die Erfindung sind und diese nicht einschränken sollen.Those skilled in the art will understand that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory of the invention and are not intended to be limiting.
Wenn in dieser Beschreibung von „einem Aspekt“, „einem anderen Aspekt“ oder ähnlichem die Rede ist, bedeutet dies, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder eine bestimmte Eigenschaft, die im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Daher können sich die Ausdrücke „in einer Ausführungsform“, „in einer anderen Ausführungsform“ und ähnliche Ausdrücke in dieser Beschreibung alle auf dieselbe Ausführungsform beziehen, müssen es aber nicht.When this specification refers to "an aspect,""anotheraspect," or the like, it means that a particular feature, structure, or characteristic described in connection with the embodiment is present in at least one embodiment of the present invention. Therefore, the phrases "in one embodiment", "in another embodiment" may führungsform” and similar expressions in this specification all refer to the same embodiment, but do not have to.
Die Ausdrücke „umfasst“, „enthaltend“ oder andere Variationen davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, so dass ein Verfahren oder eine Methode, die eine Liste von Schritten umfasst, nicht nur diese Schritte einschließt, sondern auch andere Schritte enthalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder zu einem solchen Verfahren oder einer solchen Methode gehören. Ebenso schließen eine oder mehrere Vorrichtungen oder Teilsysteme oder Elemente oder Strukturen oder Komponenten, die mit „umfasst...a“ eingeleitet werden, nicht ohne weitere Einschränkungen die Existenz anderer Vorrichtungen oder anderer Teilsysteme oder anderer Elemente oder anderer Strukturen oder anderer Komponenten oder zusätzlicher Vorrichtungen oder zusätzlicher Teilsysteme oder zusätzlicher Elemente oder zusätzlicher Strukturen oder zusätzlicher Komponenten aus.The terms "comprises," "including," or other variations thereof are intended to cover non-exclusive inclusion, such that a method or method that includes a list of steps includes not only those steps, but may also include other steps that are not expressly stated or pertaining to any such process or method. Likewise, any device or subsystem or element or structure or component preceded by "comprises...a" does not, without further limitation, exclude the existence of other devices or other subsystem or other element or other structure or other component or additional device or additional subsystems or additional elements or additional structures or additional components.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe die gleiche Bedeutung, wie sie von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein verstanden wird. Das System, die Methoden und die Beispiele, die hier angegeben werden, dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht als Einschränkung gedacht.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one skilled in the art to which this invention pertains. The system, methods, and examples provided herein are for purposes of illustration only and are not intended to be limiting.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur im Detail beschrieben.Embodiments of the present invention are described in detail below with reference to the attached figure.
Die erste Phase besteht aus: einem Modul für polydisperse Aggregate (102), einem Modul für die Partikelpackung (104) und einem Vergleichsmodul (106).The first phase consists of: a polydisperse aggregates module (102), a particle packing module (104), and a comparison module (106).
Das polydisperse Aggregatmodul (102) zur Entwicklung von Packungsdichte- und Partikelinteraktionskurven für unterschiedliche Größen von Aggregaten.The polydisperse aggregate module (102) to develop packing density and particle interaction curves for different sizes of aggregates.
Das Teilchenpackungsmodul (104) in Verbindung mit dem polydispersen Aggregatmodul (102) zum Optimieren der Anteile der variierenden Größe der Aggregate, um eine maximale Packungsdichte zu erhalten, wobei die variierenden Anteile des Aggregats in einer Vielzahl von Stufen optimiert werden, die das binäre Mischen verschiedener Größenklassen von Aggregaten, das Erweitern des binären Mischens auf mehrere verschiedene Größenklassen der Aggregate und eine vergleichende Sortierkurve (grobe und feine Aggregate) umfassen. Die erste Stufe umfasst das binäre Mischen von zwei verschiedenen Größenklassen von Zuschlagstoffen durch Variieren der Anteile jeder Klasse in einem gegebenen Einheitsvolumen, um die geeigneten Zuschlagstoffanteile für einen maximalen Packungsgrad des binären Zuschlagstoffmoduls zu ermitteln, eine zweite Stufe umfasst die Ausweitung des binären Mischens auf ein polydisperses Zuschlagstoffmodul (102) aus acht verschiedenen Größenklassen von Zuschlagstoffen (einschließlich sowohl feiner als auch grober Zuschlagstoffe) mit Größen zwischen 20 mm und 0.15 mm, um ein geeignetes Aggregatverhältnis von acht Größenklassen von Aggregaten pro gegebenem Einheitsvolumen zu identifizieren, um einen höheren Packungsgrad der polydispergierten Mischung von gut abgestuften Aggregaten zu erreichen, Das polydisperse Aggregatmodul (102) optimiert die Anteile der unterschiedlichen Größen der Aggregate für einen höheren Packungsgrad und ein geringeres Hohlraumverhältnis durch das Partikelpackungsmodul (104), wobei das Partikelpackungsmodul (104) eine experimentelle Packungsdichte für die optimierten Anteile bestimmt. The particle packing module (104) in conjunction with the polydisperse aggregate module (102) for optimizing the varying size proportions of the aggregates to obtain maximum packing density, wherein the varying proportions of the aggregate are optimized in a plurality of stages involving the binary mixing of different Aggregate size classes, extending binary merging to several different aggregate size classes, and a comparative sorting curve (coarse and fine aggregates). The first stage involves the binary blending of two different size classes of aggregates by varying the proportions of each class in a given unit volume to determine the appropriate proportions of aggregate for a maximum packing level of the binary aggregate module, a second stage involves the extension of the binary blending to a polydisperse Aggregate module (102) from eight different size classes of aggregates (including both fine and coarse aggregates) with sizes between 20 mm and 0.15 mm to identify an appropriate aggregate ratio of eight size classes of aggregates per given unit volume to achieve a higher degree of packing of the polydispersed mixture of well-graded aggregates, The polydisperse aggregate module (102) optimizes the proportions of the different sizes of aggregates for a higher degree of packing and a lower void ratio by the particle packing module (104) , wherein the particle packing module (104) determines an experimental packing density for the optimized proportions.
Das Partikelpackungsmodul (104) umfasst ein kompressibles Packungsmodell (CPM).The particle packing module (104) includes a compressible packing model (CPM).
Das Vergleichsmodul (106) in Verbindung mit dem Partikelpackungsmodul (104) zum Vergleichen des Partikelpackungsmoduls (104) mit einer Standardtechnik bei der Dosierung von Zuschlagstoffen. Die Standardtechnik wird entweder als Indian Standard (IS) 383:2016 oder als IS 650:2008 oder eine Kombination davon vom Bureau of Indian Standards (BIS) ausgewählt.The comparison module (106) in conjunction with the particle packing module (104) for comparing the particle packing module (104) to a standard technique in dosing aggregates. The standard technique is selected as either Indian Standard (IS) 383:2016 or IS 650:2008 or a combination thereof by the Bureau of Indian Standards (BIS).
Bei den optimalen Proportionen des Gesteinskörperskelettsystems schlägt das JDD-Modell höhere Mengen an feiner Gesteinskörnung (61.8 %) vor als MTM (45 %) und CPM (50 %). Bei der Abstufung der gesamten Gesteinskörnung (20-0.15 mm) liegen die prozentualen Durchlasswerte der Modelle MTM und CPM nahe an den Anforderungen von IS 383:2016, während die Modelle JDD und MAM nicht mit den Abstufungsanforderungen von IS 383:2016 übereinstimmen. Die Korrelation zwischen den theoretischen und experimentellen Ergebnissen der Modelle CPM, MTM und JDD beträgt 0.998, 0.995 bzw. 0.961.At the optimal proportions of the rock body skeletal system, the JDD model suggests higher amounts of fine aggregate (61.8%) than MTM (45%) and CPM (50%). When grading all aggregate (20-0.15 mm), the percentage penetration values of the MTM and CPM models are close to the IS 383:2016 requirements, while the JDD and MAM models do not meet the grading requirements of IS 383:2016. The correlation between the theoretical and experimental results of the models CPM, MTM and JDD are 0.998, 0.995 and 0.961, respectively.
Die zweite Phase umfasst: ein Bestimmungsmodul (108), ein Optimierungsmodul (110), einen Mörser (112) und ein Untersuchungsmodul (116).The second phase includes: a determination module (108), an optimization module (110), a mortar (112), and an investigation module (116).
Das Bestimmungsmodul (108) ist mit der ersten Phase zur Bestimmung einer Vielzahl physikalischer Eigenschaften von Portlandzement (OPC), Flugasche (FA) und Hüttensand (GBFS) verbunden. Die Vielzahl der physikalischen Eigenschaften umfasst spezifisches Gewicht, Feinheit, Abbindezeiten, Standardkonsistenz, Festigkeit, Glühverlust und chemische Oxidzusammensetzung.The determination module (108) is connected to the first phase for determining a variety of physical properties of portland cement (OPC), fly ash (FA) and blast furnace slag (GBFS). The variety of physical properties include specific gravity, fineness, setting times, standard consistency, strength, loss on ignition, and oxide chemical composition.
Das Optimierungsmodul (110) ist mit dem Bestimmungsmodul (108) verbunden, um die Anteile von OPC, FA und GBFS zu optimieren, um einen Kompositzement auf der Grundlage der Werte für Packungsdichte und Druckfestigkeit zu entwickeln.The optimization module (110) is connected to the determination module (108) to optimize the proportions of OPC, FA and GBFS to develop a composite cement based on the packing density and compressive strength values.
Mörtel (112) zur Herstellung einer Probe aus Kompositzement (CC) und feinen Zuschlagstoffen. Die Austauschmengen von Flugasche und GBFS mit dem OPC bei der Herstellung des Zementmörtels werden auf der Grundlage der Ergebnisse der Packungsdichte und Druckfestigkeit von Mörteln auf Zementbasis optimiert, wobei die Austauschmengen von Flugasche und GBFS im Kompositzement und die Granulometrie der feinen Gesteinskörnung bei der Herstellung von Zementmörteln auf der Grundlage der durch die Teilchenpackungsmodule (104) erhaltenen Anteile optimiert werden.Mortar (112) for making a sample of composite cement (CC) and fine aggregate. The exchange rates of fly ash and GBFS with the OPC in the manufacture of the cement mortar are optimized based on the results of the packing density and compressive strength of cement-based mortars, the exchange rates of fly ash and GBFS in the composite cement and the granulometry of the fine aggregates in the manufacture of cement mortars can be optimized based on the proportions obtained by the particle packing modules (104).
Das Untersuchungsmodul (116) untersucht die Mikrostruktur von wasserfreiem Zement, die Verteilung von festen Phasen und Poren im Gefüge, die Geschwindigkeit der Bildung von Zementhydraten, die Umwandlung von Phasen, die während der Hydratation gebildet werden, in andere Verbindungen und die Grenzfläche zwischen Zementstein und Zuschlagstoffen auf der Grundlage verschiedener Charakterisierungstechniken.The study module (116) studies the microstructure of anhydrous cement, the distribution of solid phases and pores in the fabric, the rate of formation of cement hydrates, the transformation of phases formed during hydration into other compounds, and the interface between cement paste and Aggregates based on various characterization techniques.
Die Druckfestigkeit von OPC- und CC-Mörtelproben, die unter Verwendung von BIS- und Partikelpackungsmodellen bei verschiedenen Aushärtungszeiten (3, 7, 14, 21, 28, 56 und 90 Tage) entwickelt wurden.The compressive strength of OPC and CC grout samples developed using BIS and particle packing models at different curing times (3, 7, 14, 21, 28, 56 and 90 days).
Die Mikrostrukturstudien auf der Grundlage von SEM & EDX, BSE, XRD, FTIR, TGA & DTA von OPC- und CC-Zementmörteln, die gemäß PPM- und BIS-Normen für verschiedene Aushärtungsalter entwickelt wurden.The microstructure studies based on SEM & EDX, BSE, XRD, FTIR, TGA & DTA of OPC and CC cement mortars developed according to PPM and BIS standards for different ages of cure.
Um die Reinheit der in den Zementmörtelproben gebildeten kristallinen Phasen zu prüfen, wird XRD verwendet. Zur Überprüfung der Oberflächentopologie wird SEM eingesetzt, was auch zur Bestimmung der durchschnittlichen Korngröße von Vorteil war. Mit Hilfe der FTIR-Technik lassen sich die verschiedenen funktionellen Gruppen in den Mörtelproben nachweisen, und EDX liefert Informationen über die Elemente. Die thermische Stabilität der Mörtelproben wird mit Hilfe der TGA-Analyse untersucht. Verschiedene mikroskopische Techniken werden an den Mörtelproben angewandt, um die vollständige Information der Proben zu erhalten. Sowohl die OPC- als auch die CC-Mörtel, die mit CPM entwickelt wurden, weisen im Vergleich zu den entwickelten Mörteln in allen Aushärtungsphasen eine höhere Druckfestigkeit auf. Es besteht eine starke Korrelation zwischen der Druckfestigkeit und der Packungsdichte. Die R2-Werte 0.934 und 0.948 für OPC- bzw. CC-Mörtel, die mit der CPM-Methode entwickelt wurden. Die EDX-Untersuchung der (Al+Fe)/Ca- und Si/Ca-Verhältnisse bestätigte in den meisten Fällen der OPC-Mörtel das Vorhandensein von Kalziumhydroxid selbst nach 90 Tagen, im Gegensatz zu den CC-Mörteln, die eine bessere Leistung von CC aufweisen. Die Kristallphasen Hatrurit, Larnit, Quarz, Gismondin, Portlandit, Brownmillerit, Ettringit und Tobermorit (C-S-H) wurden sowohl in den OPC- als auch in den CC-Mörtelproben nachgewiesen. OPC-Mörtel zeigten mit zunehmendem Alter der Aushärtung im Vergleich zu CC-Mörteln größere Portlandit-Peaks. CC-Mörtel wiesen im Vergleich zu OPC-Mörtelproben überwiegend Spitzen der Ettringitbildung auf. Im FT-IR bestätigt die Absorptionsbande, die der OH-1-Gruppe bei 3642 cm-1 entspricht, das Vorhandensein von Portlandit in OPC-Mörteln, während sie in CC-Mörteln nicht ausgeprägt ist. Dies könnte auf den Verbrauch von CH durch die puzzolanische Reaktion in CC zurückzuführen sein. Aus der TGA- und DTA-Analyse geht hervor, dass der Massenverlust aufgrund der Zersetzung von Ettringit bei OPC-Mörteln im Vergleich zu CC-Mörteln in allen Altersphasen der Aushärtung höher ist. Die geschätzte Menge an Portlandit und Kalziumkarbonaten in den OPC-Mörtelproben war in allen Aushärtungsstadien höher als in den CC-Mörtelproben.XRD is used to check the purity of the crystalline phases formed in the cement mortar samples. SEM is used to check the surface topology, which was also beneficial for determining the average grain size. With the help of the FTIR technique, the various functional groups in the mortar samples can be detected and EDX provides information about the elements. The thermal stability of the mortar samples is examined using TGA analysis. Various microscopic techniques are applied to the mortar samples in order to obtain the complete information of the samples. Both the OPC and the CC mortars developed with CPM show a higher compressive strength in all curing phases compared to the developed mortars. There is a strong correlation between compressive strength and packing density. The R 2 values 0.934 and 0.948 for OPC and CC mortars, respectively, developed with the CPM method. The EDX study of the (Al+Fe)/Ca and Si/Ca ratios confirmed the presence of calcium hydroxide in most cases of the OPC mortars, even after 90 days, unlike the CC mortars, which have a better performance of have CC. Hatrurite, larnite, quartz, gismondine, portlandite, brownmillerite, ettringite and tobermorite (CSH) crystal phases were identified in both the OPC and CC mortar samples. OPC mortars showed larger portlandite peaks with increasing age of hardening compared to CC mortars. Compared to OPC mortar samples, CC mortar predominantly showed peaks in ettringite formation. In FT-IR, the absorption band corresponding to the OH- 1 group at 3642 cm -1 confirms the presence of portlandite in OPC mortars, while it is not pronounced in CC mortars. This could be due to the consumption of CH by the pozzolanic reaction in CC. From the TGA and DTA analysis, it can be seen that the mass loss due to ettringite decomposition is higher for OPC mortars compared to CC mortars at all ages of hardening. The estimated amount of portlandite and calcium carbonate in the OPC mortar samples was higher than in the CC mortar samples at all stages of hardening.
Die dritte Phase umfasst Folgendes:
- Das modifizierte Andreassen-Modul (114) zur Variation der Anteile von OPC, FA und GBFS (50 % OPC, 20 % FA und 30 % GBFS) zur Entwicklung eines partikelverpackten EnComPAs. Die Korrelation zwischen den Parametern, die die Verarbeitbarkeit des Betons beeinflussen, wie z.B. das Verhältnis von Wasser zu Bindemittel, das Verhältnis von grober zu feiner Gesteinskörnung, die Packungsdichte, das Verhältnis von Bindemittel zu Gesteinskörnung und die Dosierung des Fließmittels, wird hergestellt. Die mit CPM (diskreter Partikelpackungsansatz) entwickelte Methodik für die Mischungsgestaltung basiert auf der Packungsdichte des Granulatskeletts der Zuschlagstoffe in der Betonmatrix.
- The modified Andreassen module (114) for varying the proportions of OPC, FA and GBFS (50% OPC, 20% FA and 30% GBFS) to develop a particle-packed EnComPA. The correlation between the parameters influencing the workability of the concrete, such as the water to binder ratio, the coarse to fine aggregate ratio, the packing density, the binder to aggregate ratio and the superplasticizer dosage, is established. The mix design methodology developed with CPM (Discrete Particle Packing Approach) is based on the packing density of the granular skeleton of the aggregates in the concrete matrix.
Für die Entwicklung von CC-Betonmischungen unter Verwendung von CPM wurden Versuchsmischungen von CC-Beton mit vier verschiedenen Werten für die Packungsdichte der Gesteinskörnung mit jeweils zwei Kombinationen aus grober und feiner Gesteinskörnung und mit verschiedenen Wasser-Bindemittel-Verhältnissen hergestellt. Die Beziehung zwischen der Druckfestigkeit, dem Wasser-Bindemittel-Verhältnis und der Packungsdichte des Gesteinskörpersystems wurde untersucht und korreliert. Eine Erhöhung der Verdichtung des Gesteinskörpersystems führte zu einer geringen Verarbeitbarkeit. Die Mischungen mit einem hoch verdichteten Gesteinskörperskelett ergaben eine höhere Festigkeit bei geringerem Bindemittelverbrauch. Nach 90 Tagen stieg die Festigkeit von CC-Betonen um das 1.2- bis 1.3-fache der 28-Tage-Festigkeit, was auf die puzzolanische Wirkung zurückzuführen ist und für die Langzeitfestigkeit der Betone verantwortlich ist. Eine Erhöhung der Packungsdichte der Gesteinskörnung über 0.80 hinaus führte zu steiferen Mischungen mit sehr geringer Pastendicke zwischen den Gesteinskörnern und Entmischung der Betonbestandteile.For the development of CC-concrete mixes using CPM, test mixes of CC-concrete with four different aggregate packing density values, each with two combinations of coarser and finer, were used Aggregates and manufactured with different water-binder ratios. The relationship between the compressive strength, the water-to-binder ratio and the packing density of the rock body system was investigated and correlated. An increase in compaction of the rock body system resulted in poor workability. The mixtures with a highly compacted rock body skeleton resulted in higher strength with lower binder consumption. After 90 days, the strength of CC concretes increased by 1.2 to 1.3 times the 28-day strength, which is due to the pozzolanic effect and is responsible for the long-term strength of the concretes. Increasing the packing density of the aggregate beyond 0.80 resulted in stiffer mixes with very little paste thickness between the aggregates and segregation of the concrete constituents.
Die Figur und die vorangehende Beschreibung geben Beispiele für Ausführungsformen. Der Fachmann wird verstehen, dass eines oder mehrere der beschriebenen Elemente durchaus zu einem einzigen Funktionselement kombiniert werden können. Alternativ dazu können bestimmte Elemente in mehrere Funktionselemente aufgeteilt werden. Elemente aus einer Ausführungsform können einer anderen Ausführungsform hinzugefügt werden. So kann beispielsweise die Reihenfolge der hier beschriebenen Prozesse geändert werden und ist nicht auf die hier beschriebene Weise beschränkt. Darüber hinaus müssen die Aktionen eines Flussdiagramms nicht in der gezeigten Reihenfolge ausgeführt werden; auch müssen nicht unbedingt alle Aktionen durchgeführt werden. Auch können die Handlungen, die nicht von anderen Handlungen abhängig sind, parallel zu den anderen Handlungen ausgeführt werden. Der Umfang der Ausführungsformen ist durch diese spezifischen Beispiele keineswegs begrenzt.The figure and the preceding description give examples of embodiments. Those skilled in the art will understand that one or more of the elements described may well be combined into a single functional element. Alternatively, certain elements can be broken down into multiple functional elements. Elements from one embodiment may be added to another embodiment. For example, the order of the processes described herein may be changed and is not limited to the manner described herein. Additionally, the actions of a flowchart need not be performed in the order shown; Also, not all actions have to be carried out. Also, the actions that are not dependent on other actions can be performed in parallel with the other actions. The scope of the embodiments is in no way limited by these specific examples.
Zahlreiche Variationen sind möglich, unabhängig davon, ob sie in der Spezifikation ausdrücklich genannt sind oder nicht, wie z. B. Unterschiede in der Struktur, den Abmessungen und der Verwendung von Materialien. Der Umfang der Ausführungsformen ist mindestens so groß wie in den folgenden Ansprüchen angegeben.Numerous variations are possible, regardless of whether they are explicitly mentioned in the specification or not, e.g. B. Differences in structure, dimensions and use of materials. The scope of the embodiments is at least as broad as indicated in the following claims.
Vorteile, andere Vorzüge und Problemlösungen wurden oben im Hinblick auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Die Vorteile, Vorzüge, Problemlösungen und Komponenten, die dazu führen können, dass ein Vorteil, ein Nutzen oder eine Lösung auftritt oder ausgeprägter wird, sind jedoch nicht als kritisches, erforderliches oder wesentliches Merkmal oder Komponente eines oder aller Ansprüche zu verstehen.Advantages, other benefits, and solutions to problems have been described above with respect to particular embodiments. However, the benefits, advantages, problem solutions, and components that can cause an advantage, benefit, or solution to occur or become more pronounced are not to be construed as a critical, required, or essential feature or component of any or all claims.
BezugszeichenlisteReference List
- 100100
- Ein System (100) zur Entwicklung eines partikelgepackten technischen Verbundzementbetons (Encompas).A system (100) for the development of a particle-packed engineered composite cement concrete (Encompas).
- 102102
- Modul für polydisperse GesteinskörnungPolydisperse aggregate module
- 104104
- Modul PartikelpackungParticle packing module
- 106106
- Modul Vergleichmodule comparison
- 108108
- Modul BestimmungDetermination module
- 110110
- Modul OptimierungOptimization module
- 112112
- Mörtelmortar
- 114114
- Modul AndreassenAndreassen module
- 116116
- Modul PrüfungExamination module
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202022106484.9U DE202022106484U1 (en) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | System for the development of a particle-packed engineered composite cement concrete (EnComPAs) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE202022106484.9U DE202022106484U1 (en) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | System for the development of a particle-packed engineered composite cement concrete (EnComPAs) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE202022106484U1 true DE202022106484U1 (en) | 2022-11-25 |
Family
ID=84492188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE202022106484.9U Active DE202022106484U1 (en) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | System for the development of a particle-packed engineered composite cement concrete (EnComPAs) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE202022106484U1 (en) |
-
2022
- 2022-11-21 DE DE202022106484.9U patent/DE202022106484U1/en active Active
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| R082 | Change of representative |
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