Herstellung und Steuerung der Verarbeitbarkeitseigenschaften selbstverdichtender Betone

Selbstverdichtender Beton (SVB) ist ein Hochleistungsbeton, dessen besonderes Leistungsvermögen in der Frischbetoneigenschaft Selbstverdichtung besteht. SVB ist so beschaffen, dass er selbsttätig unter dem Einfluss der Schwerkraft nahezu bis zum Niveauausgleich sedimentationsfrei fließt, während des Fließens entlüftet und dabei jeden Hohlraum und alle Bewehrungszwischenräume innerhalb einer Schalung ausfüllt. Zusätzliche Verdichtungsenergie ist beim Einbau nicht mehr nötig. Das im Vergleich zu Rüttelbeton völlig andere rheologische Verhalten von SVB beruht auf einem erhöhten Mehlkorngehalt, eine auf das Mehlkorn genau abgestimmte Wasserdosierung und der Verwendung hochwirksamer Fließmittel. Gemessen an dem hohen Innovationspotential sind die derzeitigen Anwendungen von SVB bis auf wenige Ausnahmen kaum nennenswert. Hauptgründe dafür sind empirische Rezepturentwicklungsverfahren, die Empfindlichkeit des Betons gegen Schwankungen um die optimale Zusammensetzung sowie fehlende Beurteilungskriterien für die Verarbeitbarkeitseigenschaften bei der Herstellung und Verwendung. Darüber hinaus beziehen sich die vorhandenen Rezepturentwicklungsverfahren vornehmlich auf die Herstellung der gewünschten Verarbeitbarkeit unmittelbar nach Herstellungsende und betrachten nicht den Verlauf der Verarbeitbarkeit in Abhängigkeit von der Zeit und den Umgebungsbedingungen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit gelang es, das experimentelle Rezepturentwicklungsverfahren für SVB so zu modifizieren, dass gezielt die Frischbetoneigenschaften sowohl nach dem Mischungsende als auch während der geplante Verarbeitbarkeitszeit über einen rationalen Mischungsentwurf optimiert und gesteuert werden können. Dazu wurden systematische Untersuchungen zu den zwei Themenbereichen Mehlkornoptimierung und Verflüssigung durchgeführt. Die Untersuchungen zur Mehlkornoptimierung dienten der Vorhersage von Anhaltswerten zur Ermittlung des optimalen Wassergehalts aus vorgeprüften granulometrischen Parametern. Dazu wurde die Verformbarkeit von Mehlkorn in wässerigen Suspensionen unter Berücksichtigung der Kornart, Kornform, Korngrößenverteilung und Rohdichte der Feststoffpartikel untersucht. Erste Modellleime wurden gezielt mit ideal geformten Inertstoffen unterschiedlicher Feinheit zusammengesetzt, um den Einfluss der Kornform und der chemischen Reaktionen gesondert darstellen zu können. Darauf aufbauend wurden die Mindestwassergehalte optimierter Leimzusammensetzungen bestimmt, von denen an die Fließgrenze und die Viskosität über Wasser und Fließmittel frei steuerbar wurden und so zum selbstverdichtenden Mörtel bzw. Beton führten. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen ermöglichen, den Mindestwassergehalt über die Verteilungsbreite des Mehlkornhaufwerks und dessen Zusammensetzung über den in dieser Arbeit vorgestellten ßp*-Wert hinreichend genau für die weitere Optimierung abzuschätzen. Im zweiten Themenbereich Verflüssigung wurden die Mechanismen zur Steuerung der Verarbeitbarkeitseigenschaften selbstverdichtender Mörtel und Betone durch Wasser und Fließmittel in Abhängigkeit von der Mehlkornzusammensetzung, dem Fließmittel, der Temperatur und der Zeit untersucht. Diese Versuche beinhalteten orientierende Prüfungen an Leimen und Mörteln zur Wirkungsweise und Verträglichkeit der neuen Fließmittelgeneration auf der Basis von Polycarboxylatether, um Fehlreaktionen mit den ausgewählten mehlfeinen Stoffen zu vermeiden und um Hinweise zur Dispergierbarkeit und Dispergierungszeit zu erhalten. Es zeigte sich, dass aufgrund der Vielzahl an Variationsmöglichkeiten in der Zusammensetzung selbstverdichtender Betone diese bei gleichen Verarbeitbarkeitseigenschaften oft unterschiedliche Frischbetonkenngrößen aufwiesen. Daher fiel es in der Vergangenheit schwer, allgemeingültige Anforderungen an die Frischbetoneigenschaften von SVB zu formulieren oder sie in bestimmte Kategorien oder Verarbeitbarkeitsklassen einzuordnen, wie es bei den üblichen Betonen der Fall ist. Um die selbstverdichtenden Eigenschaften eines SVB zu beurteilen, wurde ein Lösungsansatz entwickelt, die Verarbeitbarkeit in einem Diagramm mit den zwei Kenngrößen Setzfließmaß - als Maß für die Fließgrenze - und Trichterauslaufzeit - als Maß für die Viskosität - darzustellen. Der optimale Verarbeitbarkeitsbereich für Selbstverdichtung sowie die Grenzen der Verarbeitbarkeit sind für den jeweiligen SVB individuell in Frisch- und Festbetonuntersuchungen durch Variation der Wasser- und Fließmittelgehalte zu prüfen und festzulegen. Liegen beide Frischbetonkennwerte innerhalb des Verarbeitbarkeitsfensters, kann davon ausgegangen werden, dass der Beton ausreichend fließt, entlüftet und mischungsstabil ist. Dadurch wird besonders die Sedimentationsneigung im Vorfeld prüfbar. Ferner werden Abweichungen von der Sollzusammensetzung innerhalb des Verarbeitbarkeitsdiagramms erkennbar. Dementsprechend können auch bei nicht ausreichenden Frischbetonkennwerten geeignete Korrekturmaßnahmen wie z. B. Fließmittelnachdosierung zielgerichtet eingeleitet werden, um den SVB wieder in den vorher geprüften Verarbeitbarkeitsbereich zu bringen. Das in dieser Arbeit im Rahmen des modifizierten Mischungsentwurfs herausgearbeitete Konzept zur Beurteilung der Frischbetoneigenschaften selbstverdichtender Betone hat als Fensterlösung Eingang in die DAfStb-Richtlinie Selbstverdichtender Beton gefunden

Technological Challenges of Ambient Serious Games in Higher Education

Naturally, university courses should be designed to attract students, engaging them to achieve learning goals. Toward this end, the use of Serious Games has been proposed in the literature. To address positive effects, such as content memorability and attendance rates, we propose Ambient Serious Games as games embedded in a computer-enriched environment, which is only partially perceived mentally by players. In this paper, we describe five technological key challenges that must be overcome to seamlessly and beneficially integrate an Ambient Serious Game into teaching. These challenges, derived from a scenario, focus on the technological provision and conduct of such games based on a software platform. They include (1) the integration of physical smart learning objects in heterogeneous environments under dynamic constraints, (2) the representation of abstract subject matter using smart learning objects, (3) the guided or automatic connection of all involved components, (4) the explanation of the components, their interaction, as well as the serious game itself, and (5) feedback on the game state.Comment: 6 page

Differentielle Anregung von Tiefenlernstrategien durch Assessment?

Wirkt sich der allgemeine Tiefenlernansatz Studierender auf die differentielle Wahrnehmung und Vorbereitung auf verschiedene Assessmentformate aus? N = 59 Studierende absolvierten eine Klausur und eine Hausarbeit. Lernansätze, Wahrnehmung der Assessmentanforderungen und spezifische Lernstrategien wurden mit Fragebögen erfasst. Es zeigten sich zwar Unterschiede zwischen Klausur und Hausarbeit bei der Anforderungswahrnehmung und Vorbereitungsstrategien sowie Korrelationen zwischen Lernansätzen, Anforderungswahrnehmung und Vorbereitungsstrategien. Der Tiefen-Lernansatz wirkte sich allerdings nicht auf die Anregung der Tiefenstrategien durch die Hausarbeit im Vergleich zur Klausur aus. 09.05.2016 | Robert Kordts-Freudinger (Paderborn

How do university lecturers handle their emotions during teaching? An experience-sampling study of the situational emotion expression of joy, anxiety and anger

Hochschullehrende sind in der Lehre mit Situationen konfrontiert, die in ihnen Emotionen auslösen und damit verbunden eine Regulation der Emotionen fordern können. Für diese wenden Hochschullehrende häufig reaktionsorientierte Emotionsregulationsstrategien an, die u.a. auf den Emotionsausdruck abzielen. Unbekannt ist, ob und wie häufig Hochschullehrende spezifische Emotionen in Lehrsitzungen ausdrücken und welche Zusammenhänge zwischen dem Emotionserleben und dem Emotionsausdruck bestehen. Der vorliegenden Beitrag untersucht den Emotionsausdruck von Freude, Angst und Ärger bei N = 80 Hochschullehrenden durch eine mehrmalige Experience-sampling-Erhebung im Anschluss an N = 802 Lehrsitzungen. Die Befunde deuten darauf hin, dass Hochschullehrende Freude überwiegend authentisch ausdrücken, während sie Angst und Ärger tendenziell in der Lehrveranstaltung nicht ausdrücken. Für die spezifischen Emotionen ergeben sich unterschiedliche intra- und interindividuelle Zusammenhänge (d.h. innerhalb und zwischen den Hochschullehrenden). So neigt etwa eine Hochschullehrperson bei einem starken Angsterleben in einer Lehrsitzung dazu, den Emotionsausdruck zu unterdrücken; eine Tendenz, die sich bei Hochschullehrenden mit einem allgemein starken Angsterleben nicht fand. Die Ergebnisse sprechen für eine differenzierte Analyse von intra- und interindividuellen Zusammenhängen emotionsbezogener Vorgänge in Lehrsituationen. (DIPF/Orig.)In their teaching, university lecturers are confronted with situations that can trigger emotions in them and thus demand a regulation of the emotions. For these situations, they often apply reaction-oriented emotion regulation strategies, which, among other things, target the expression of emotions. It is not known whether and how often university lecturers express specific emotions in teaching sessions and what relations exist between the experience of emotions and the expression of emotions. This study investigates the emotional expression of joy, anxiety, and anger among N = 80 university lecturers by using an experience-sampling survey following N = 802 lectures. The findings indicate that university lecturers express joy mostly authentically, while they tend to suppress the expression of anxiety and anger. Different intra- and interindividual relations (i.e., within and between the instructors) were found for the specific emotions. For example, a university lecturer with a strong experience of anxiety in a teaching session tends to suppress the emotional expression; a tendency that was not present among university lecturers with a generally strong experience of anxiety. The results emphasize a differentiated analysis of intra- and interindividual correlations of emotional processes in teaching situations. (DIPF/Orig.

Prediction of a roton-type feature in warm dense hydrogen

In a recent Letter [T. Dornheim \textit{et al.}, Phys. Rev. Lett. \textbf{121}, 255001 (2018)], it was predicted on the basis of \textit{ab initio} quantum Monte Carlo simulations that, in a uniform electron gas, the peak $\omega_0$ of the dynamic structure factor $S(q,\omega)$ exhibits an unusual non-monotonic wave number dependence, where $d\omega_0/dq < 0$, at intermediate $q$, under strong coupling conditions. This effect was subsequently explained by the pair alignment of electrons %at an intermediate range of wave numbers [T. Dornheim \textit{et al.}, Comm. Phys. \textbf{5}, 304 (2022)]. Here we predict that this non-monotonic dispersion resembling the roton-type behavior known from superfluids should be observable in a dense, partially ionized hydrogen plasma. Based on a combination of path integral Monte Carlo simulations and linear response results for the density response function, we present the approximate range of densities, temperatures and wave numbers and make predictions for possible experimental observations

Interaktionsprozesse in Führungssituationen – Erfahrungs- und fallbasiertes Lernen an der Universität St.Gallen (HSG)

Auf der Grundlage von Studien zum fallbasierten und erfahrungsbasierten Lernen in der universitären Führungslehre untersucht der Beitrag, inwieweit Bachelor-Studierende Theorien der Führung fallbasiert erlernen können sowie wie die Studierenden diesen Lehransatz beurteilen. Hierfür wird das Konzept eines fallbasierten und erfahrungsbasierten Kurses an der Universität St.Gallen anhand der Lernziele, Lehr- und Prüfungsmethoden vorgestellt. Die qualitative und quantitative studentische Kursevaluation aus sechs Semestern deutet darauf hin, dass die Studierenden den Ansatz positiv bewerteten. Insbesondere lobten sie die eingesetzten Lehrmethoden bei gleichzeitig differenzierten Verbesserungsvorschlägen. Der Beitrag diskutiert die Fragestellungen auch auf einer persönlichen Einschätzung der Autoren

Ultrafast optical ranging using microresonator soliton frequency combs

Light detection and ranging (LIDAR) is critical to many fields in science and industry. Over the last decade, optical frequency combs were shown to offer unique advantages in optical ranging, in particular when it comes to fast distance acquisition with high accuracy. However, current comb-based concepts are not suited for emerging high-volume applications such as drone navigation or autonomous driving. These applications critically rely on LIDAR systems that are not only accurate and fast, but also compact, robust, and amenable to cost-efficient mass-production. Here we show that integrated dissipative Kerr-soliton (DKS) comb sources provide a route to chip-scale LIDAR systems that combine sub-wavelength accuracy and unprecedented acquisition speed with the opportunity to exploit advanced photonic integration concepts for wafer-scale mass production. In our experiments, we use a pair of free-running DKS combs, each providing more than 100 carriers for massively parallel synthetic-wavelength interferometry. We demonstrate dual-comb distance measurements with record-low Allan deviations down to 12 nm at averaging times of 14 $\mu$s as well as ultrafast ranging at unprecedented measurement rates of up to 100 MHz. We prove the viability of our technique by sampling the naturally scattering surface of air-gun projectiles flying at 150 m/s (Mach 0.47). Combining integrated dual-comb LIDAR engines with chip-scale nanophotonic phased arrays, the approach could allow widespread use of compact ultrafast ranging systems in emerging mass applications.Comment: 9 pages, 3 figures, Supplementary information is attached in 'Ancillary files