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Influence of calcination conditions and varying compositions on the reactivity and performance of brick clays as supplementary cementitious materials

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[Quelle: https://d-nb.info]

Die bei der Zementproduktion freigesetzte CO2-Menge und die daraus resultierenden Folgen für das Klima machen die Entwicklung von Zementersatzstoffen mit geringerem CO2-Fußabdruck erforderlich. Als besonders vielversprechend haben sich dabei die kalzinierten Tone erwiesen. Bei diesen handelt es sich um komplexe Systeme, bestehend aus einer Vielzahl verschiedener Tonminerale in variierender Konzentration und Zusammensetzung. Während für kaolinitische Tone (basierend auf 1:1 Tonmineralarten) bereits umfangreiche Daten gesammelt werden konnten, ist der Kenntnisstand zu anderen Tonarten z. B. Ziegeltonen (basierend auf 2:1 Tonmineralarten) derzeit noch unzureichend. Besonders vor dem Hintergrund der erheblich größeren Verfügbarkeit dieser Tonarten stellt dies einen erheblichen Nachteil dar. Ziel dieser Arbeit ist es, anhand zweier Ziegeltone aus Deutschland, aufzuzeigen welche Auswirkung die unterschiedliche Zusammensetzung der Tone sowohl auf die Reaktivität als auch auf den Einsatz als Zementersatzstoffen in Mischzementsystemen hat. Entsprechende Änderungen in der Zusammensetzung der kalzinierten Tone wurden durch die Variation der Kalzinierungstemperatur im Temperaturbereich zwischen 650 °C und 900 °C bzw. 950 °C und den folglich unterschiedlich ablaufenden chemischen und physikalischen Umwandlungsprozessen der Tonminerale erreicht. Die Leistungsfähigkeit dieser Systeme wurde anhand der Wärme- und Festigkeitsentwicklung sowie den Dauerhaftigkeitseigenschaften bewertet. Als Referenzsysteme dienten zwei 1:1 Tone mit unterschiedlicher Zusammensetzung. Die bei den 1:1 Tonen erzielten Reaktivitäten waren im Vergleich zu den Ziegeltonen zwar höher, aber bei entsprechender Kalzinierungstemperatur und moderater Zementersatzrate konnten auch bei den Ziegeltonen vielversprechende Ergebnisse erzielt werden. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden in einem weiteren Schritt Mischtone, bestehend aus kaolinitischem Ton und Ziegelton mit geringerem Fe2O3 Gehalt (50:50), untersucht. Zur Bewertung wurden die zuvor untersuchten Ziegeltone und ein 1:1 Ton herangezogen. Bei allen kalzinierten Tonen konnte die pozzolanische Reaktion nachgewiesen werden, wobei der Ziegelton die geringsten und die 1:1 Tone die höchsten Werte lieferte. Das Mischtonsysteme sind leistungstechnisch bei den 1:1 Tonen einzuordnen. Die strukturverfeinernde Wirkung des Mischtons beim Einsatz als Zementersatz in Portlandzementsystemen führte sowohl bei der Festigkeitsentwicklung als auch beim Chlorideindringwiderstand zu einer Leistungssteigerung. Zudem konnte gezeigt werden, dass nicht nur die große spezifische Oberfläche, sondern auch die hohe Löslichkeit der Si- und Al-Ionen in den Kalzinaten der bei ~600-700 °C kalzinierten Mischtone einen großen Einfluss hat und den Einsatz der Ziegeltone in zementären Systemen begünstigt. Die Möglichkeit zur Herstellung von Zementersatzstoffen im industriellen Maßstab konnte durch Versuche im Großmaßstab ebenfalls nachgewiesen werden.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Robert Götzinger
Entwicklung eines Blattbildners zur Erzeugung hochorientierter Papiere für das Bauen mit Papier sowie Komposite für den
Progress in paper technology - Fortschritt-Berichte Papiertechnik, Band 19
Dissertationsschrift
2021, 252 S., 32 Farbabb. 21 cm, Softcover
Shaker

 

 

Motiviert durch das Projekt "BAMP! Bauen mit Papier" wurden im Rahmen dieser Dissertation zunächst verschiedene Einflussgrößen auf die Orientierung von Fasern bei der Blattbildung, und der Zusammenhang zwischen Faserorientierung im Papier und Papiereigenschaften, recherchiert. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde in mehreren Iterationsschritten ein neuartiger Blattbildner zur Herstellung hochorientierter Papiere entwickelt. Der sogenannte UD-Blattbildner zeichnet sich durch eine traversierende Düse und eine parallel dazu traversierende Absaugung aus. Hierdurch kann der auf ein umlaufendes Sieb aufgebrachte Suspensionsstrahl direkt entwässert werden. Die Messung des Grades der erreichten Faserorientierung im UD-Papier erfolgte durch bildanalytische Erfassung von fluoreszierenden Fasern im Papier. Als Kennzahlen zur Beschreibung der so ermittelten Häufigkeitsverteilung der Faserorientierungswinkel dienten der von-Mises-Parameter, der mittlere Faserorientierungswinkel und die Anisotropie, gemessen am Hauptachsenverhältnis einer Ellipse. Die gebildeten UD-Papiere wurden zudem durch Tensile Stiffness Index, Nullreißlänge und Zugprüfung charakterisiert. Das Ziel, Papiere mit einem MD/CD-Festigkeitsverhältnis von >4 zu bilden, wurde mit dem UD-Blattbildner erreicht. Mit den UD-Papieren wurden Epoxidharz-Laminate gebildet und ebenfalls durch eine Zugprüfung charakterisiert. Die Bruchspannungen der UD-Papier-Laminate konnten mit dem Festigkeitsmodell von Kröling berechnet werden. Die Arbeit schließt mit einer Diskussion des im neu entwickelten Blattbildungsverfahren steckenden Innovationspotenzials.; Motivated by the project "BAMP! Building with Paper", various factors influencing the orientation of fibers during sheet formation and the relationship between fiber orientation in the paper and paper properties were researched. Based on these findings, a novel sheet former to produce highly oriented papers was developed in several iteration steps. The so-called ?UD sheet former? is characterized by a traversing nozzle and a

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Gernot Minke, Benjamin Krick
Straw Bale Construction Manual
Design and Technology of a Sustainable Architecture
2020, 160 S., 190 b/w and 100 col. ill., 108 b/w img., 86 b/w ld. 280 mm, Hardcover
Birkhäuser Berlin

 

 

Bereits vor gut 100 Jahren wurde in Nebraska die Technik des Bauens mit Strohballen entwickelt. Durch das Stapeln und Verbinden der Ballen ließen sich preisgünstig Wohnhäuser errichten. Seit einiger Zeit erlebt dieser Baustoff in vielen Teilen der Erde eine Renaissance: Die Häuser sind wirtschaftlich, da sie zum Teil in Eigenleistung errichtet werden können, und ökologisch sinnvoll, da der Rohstoff nachwächst und sehr gute Dämmeigenschaften aufweist. Das Buch zeigt praxisnah die Konstruktion von Strohbauten. Es erörtert die wichtigen Themen Brandsicherheit, Nässeschutz und Verhinderung von Schädlingsbefall und dokumentiert die Montage Schritt für Schritt mit Baustellenfotos. 30 ausgewählte Projekte zeigen das vielfältige Gestaltungspotential dieses Materials.; Building with straw bales is a technique pioneered a century ago in the state of Nebraska. In recent years there has been a renaissance in the use of straw as a building material largely in the American Southwest, but also in Canada, Australia, France, Holland, Germany, Austria and China. Straw is a renewable resource with excellent insulating properties. It is a cheap and easy-to-use option for self-builders, and even large-scale structures can be erected using timber framework filled with straw. This book is a practical, hands-on guide to building with straw. Fire safety, protection against moisture, damp, pests and parasites are treated in detail. Numerous on-site photos document the process of assembly and construction step by step. 30 exemplary international projects illustrate the wide spectrum of design possibilities with straw.

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Andrea Bocco Guarneri
Vegetarian Architecture
Case Studies on Building and Nature
2020, 240 S., 300 col. ill., Softcover
Jovis

 

 

Was ist "gute" Architektur? An diese scheinbar einfache Frage sind umfangreiche Kriterien geknüpft - ganz ähnlich wie an "gutes" Essen, das in den vergangenen Jahrzehnten verstärkt zum gesellschaftlichen Thema geworden ist. Dieses Buch stellt eine Auswahl von Gebäuden zusammen, die auf einfachen Technologien, Handwerkskunst und dem sorgfältigen Einsatz von lokalen und natürlichen Materialien basieren. Die Bauten weisen eine hervorragende Bauqualität auf, unterstützen die Landschaftsrestaurierung sowie die Bildung von Gemeinschaften. Sie stammen aus Europa und Japan und rücken weniger bekannte Architekten, unauffällige Bauwerke und marginale Orte, an denen sich unabhängige Ideen und Konzepte entwickeln konnten, ins Licht.; What is "good" architecture? This seemingly simple question is connected to a wide range of criteria - just like the radical quest for "good" food, which has produced a wealth of insights over the past few decades. This book showcases buildings based on simple technology, good craftsmanship, and careful choice of local and natural materials, as well as local development initiatives which demonstrate excellence in building quality, landscape restoration, and community revitalisation. The selection of case studies is broad and definitely unconventional: it encompasses Europe and Japan, and privileges lesser-known authors, unobtrusive works, and marginal localities where radically fresh attitudes have been able to develop.

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Karl-Uwe Voß
Schäden an Flächenbefestigungen aus Betonpflaster II
Frostschäden, gebundene Bauweise, oberflächenvergütete Produkte
2019, 208 S., 192 Abb., 18 Tab., Hardcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In seinem zweiten Buch über Flächenbefestigungen aus Betonsteinen und -platten vermittelt Karl-Uwe Voß die Fachkenntnisse für die sachverständige Bewertung von Pflasterflächen mit besonderen Schadensrisiken. Hierzu zählen Pflasterdecken, die häufigen Frost- oder Frost-Tauwechselangriffen ausgesetzt sind und deshalb besonders komplexe Verwitterungsschäden aufweisen können. Pflasterdecken in gebundener Bauweise stellen hohe Anforderungen an Planung und Herstellung, um Rissschäden und hohe Mangelbeseitigungskosten zu vermeiden. Dieser Sonderbauweise ist deshalb ein eigener Schwerpunkt gewidmet. Spezielle Kenntnisse erfordert auch die Bewertung von Reklamationen an Flächen aus oberflächenvergüteten Betonwaren. Die Eigenschaften der verschiedenen Vergütungssysteme, ihre Applikationstechnik und die Wechselwirkungen zwischen den Betonen und den Vergütungssystemen spielen bei der Entstehung von Schäden eine ebenso wichtige Rolle, wie die Verlegung, Reinigung und Pflege dieser Flächen. Das Buch vermittelt fundiert und dennoch praxisnah Vorgehensweisen, mit denen Schadensursachen an diesen Flächen sicher bestimmt und Verantwortlichkeiten eindeutig nachgewiesen werden können. Zusammenfassende Bewertungshilfen und übersichtliche Checklisten zur Reklamationsbearbeitung machen es für Sachverständige ebenso nützlich wie für Ausführende, Planer und Eigentümer hochwertiger Pflasterdecken.

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Jean Dethier
Lehmbaukultur
Von den Anfängen bis heute
2019, 496 S., m. 600 Fotos u. 100 Zeichnungen. 31 cm, Softcover
Detail

 

 

Das Kompendium ökologischer Lehmbaustrukturen von der Antike bis heute zeigt erstmals die enorme Vielfalt dieser traditionellen Bauweise aus technischer, kultureller und historischer Sicht. Einführend stellt der Autor die verschiedenen Arten von Lehmbaukonstruktionen (z.B. Lehmziegel und gestampfte Erde, Konstruktionsweisen von Wänden, Dächern, Säulen usw.) vor und analysiert im Weiteren zunächst einige der historischen Meisterwerke, die in der Mehrzahl heute zum UNESCO-Weltkulturerbe gehören wie z. B. die Tempel und Paläste von Mesopotamien, die Chinesische Mauer oder die Große Moschee von Djenne in Mali. Der Autor untersucht die unterschiedlichsten Typologien und Konstruktionsweisen von Lehmbauten - so auch ganzen Stadtstrukturen wie die Stadt Tenochtitlan in Mexiko oder einige typische marokkanische Altstädte (Edinas). Ebenso Wohnbauten - beispielsweise Sozialwohnungen in Marrakesch, Bogota und verschiedenen europäischen Städten, die Burghäuser der Somba in Togo und die Villen von Martin Rauch in Österreich - und öffentliche Einrichtungen wie Schulen, Museen, Märkte etc. rund um die Welt. Illustriert von mehr als 600 beeindruckenden Fotos und 100 Zeichnungen und Architekturplänen ist das Werk das Ergebnis von rund fünfzig Jahren intensiver Recherche und stellt ein einzigartiges allumfassendes Werk zum Thema Bauen mit Lehm dar.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
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Portal Bauforschung

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Wolfram Jäger, Raik Hartmann
Lehmmauerwerk: Entwurfs- und Konstruktionsgrundsätze für eine Breitenanwendung im Wohnbau unter Berücksichtigung klimatischer Bedingungen gemäßigter Zonen am Beispielstandort Deutschland
EGsL - Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3109
2019, 99 S., 25 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Basierend auf den Erkenntnissen historischer Lehmbauten sowie statischer Berechnungen und der Bauphysik stützen unsere Untersuchungen die Annahme, dass Mauerwerk mit modernen, großformatigen Lehmsteinen ein viel höheres Leistungspotenzial hat als derzeit angenommen. Dies gilt insbesondere für die Nachhaltigkeit. Die größte Sorge bis heute betrifft die Wasserempfindlichkeit dieses Baustoffs in Bezug auf die strukturelle Stabilität. Dem kann jedoch mit zuverlässigen, prophylaktischen Schutzmaßnahmen begegnet werden. Selbst bei einer maximalen feuchtigkeitsbedingten Festigkeitsabnahme von 20 % besteht für den Tragfähigkeitszustand der Tragfähigkeit noch eine ausreichende Druckfestigkeit. Mit der Feuerwiderstandsfähigkeit von mehr als 60 Minuten, dass es möglich ist, mehrstöckige freistehende Wohnhäuser zu bauen. Dies zeigt, dass die Leistungsfähigkeit des modernen Lehmmauerwerks höher ist als derzeit angenommen, sofern die bei den Arbeiten entwickelten baulichen und technischen Sicherheitsprinzipien für modernes Lehmmauerwerk eingehalten werden.

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Thorsten Weimar, Sebastián Andrés López, Christoph Hahn
Entwicklung von Verbundtafeln aus innovativem Dünnglas und Polycarbonat. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3077
2018, 83 S., 42 Abb. u. 45 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ein Verbund von sprödem Dünnglas mit duktilem Polycarbonat führt zu neuartigen Verbundtafeln und bietet eine Alternative zu konventionellem Verbundsicherheitsglas. In einem ersten Schritt sind die Anforderungen und Anwendungsmöglichkeiten an eine Dünnglas-Polycarbonat-Verbundtafel beschrieben. Anschließend folgt auf technischer und wirtschaftlicher Grundlage eine Materialauswahl für die Einzelkomponenten. In einem zweiten Schritt werden physikalische, optische und mechanische Eigenschaften der Verbundtafel bestimmt. Daraus ergeben sich Aussagen zum Querschnittsaufbau für unterschiedliche Beanspruchungen. Die Ergebnisse zur Entwicklung von Verbundtafeln aus innovativem Dünnglas und Polycarbonat ermöglichen die Herstellung eines neuartigen Verbundwerkstoffes mit einem breiten Anwendungskatalog. Als Sicherheitssonderverglasungen sind die Laminate um bis zu 40 Prozent leichter und um bis zu 70 Prozent schlanker als konventionelle Glasverbunde.

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Konstantin Terytze, Robert Wagner, Michaela Dumm
Auswirkungen verschiedener Elutionsmittel auf die ökotoxikologische Bewertung von Bauprodukteluaten - Algentoxizität. Abschlussbericht
Bauforschung, Band T 3311
2015, 27 S., 11 Abb. u 9 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In dem Forschungsvorhaben stand die Frage nach dem Einfluss von Trinkwasser und deionisiertem Wasser auf die Freisetzung von Inhaltstoffen aus Polyacrylat auf das Wachstum der Grünalge Desmodesmus subspicatus (nach DIN 38412-33:1991-03) im Vordergrund. Die Eluate wurden durch die Teilnehmer eines Validierungsringversuchs mittels des inversen Säulenversuches gewonnen. Insgesamt wurden fünf Elutionen mit Trinkwasser und fünf mit deionisiertem Wasser durchgeführt. Betrachtet man die vorliegenden Ergebnisse, so korrelieren die TOC Konzentrationen der verschiedenen Eluate und die Wirkung im Algentoxizitätstest nicht miteinander. Die toxische Wirkung der Eluate, welche mit deionisiertem Wasser hergestellt wurden, zeigen deutliche Unterschiede im GA-Wert. Deionisiertes Wasser setzt nicht nur mehr organische Inhaltsstoffe frei als Trinkwasser, sondern führt auch zu höheren Toxizitäten und größeren Variationskoeffizienten im Algentest. Trotz abweichender Trinkwasserqualitäten der Teilnehmer (z.B. Gesamthärte, pH-Wert) zeigen die mit Trinkwasser eluierten Polyacrylateluate vertretbare und akzeptable Abweichungen von +/- 1 Verdünnungsstufen (GA-Werte). Auf Grundlage dieser Ergebnisse wird die Weiterverwendung von Trinkwasser zur Elution von Polyacrylaten und weiteren Bodeninjektionsmitteln aus Sicht der ökotoxikologischen Bewertung empfohlen.

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Jürgen Denonville, Walter Haase, Werner Sobek, Kim Riedmüller, Mathias Liewald
Materialgerechtes Fügen von Faserverbundprofilen. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2925
2015, 173 S., zahlr. Abb. u. Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung einer materialgerechten Fügetechnologie für Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoffe (FKV), im Speziellen für unidirektektionale Pultrusionsprofile. Die derzeit vorhandenen Fügetechnologien für die leichten und leistungsfähigen Faserverbundprofile sind auf der Baustelle entweder nicht umsetzbar (z.B. Kleben) oder ineffizient (z.B. Lochleibung). Das große Potential der FKV im Hinblick auf Materialersparnis, CO2- und Massenreduktion sowie deren herausragende statische Eigenschaften können im Bauwesen bislang noch nicht ausgeschöpft werden. Der in diesem Projekt untersuchte Lösungsansatz sieht vor, die Polymermatrix des FKV in den Knotenpunkten der Lastübertragung / Lastausleitung durch eine metallische Matrix zu ersetzten. Somit sind die finalen Bauteile in einem Teilbereich Faser-Metall-Verbunde (oder auch Metall Matrix Composites (MMC)) und ansonsten FKV. Die Verbindung der Teilbereiche erfolgt über die durchgehenden Fasern. Innerhalb des MMC-Bereichs besteht nun die Möglichkeit deutlich höhere Tragfähigkeiten für Lochleibungsverbindungen zu erzielen. Darüber hinaus sind Schweißverbindungen denkbar. Im Rahmen des Projekts wurde ein Herstellungsverfahren entwickelt, das auf dem Thixo-Schmiedeverfahren basiert und es ermöglicht auf endlos lange Carbon- oder Glasfasern partiell eine Aluminiummatrix aufzubringen. Die mittels diesem Verfahren hergestellten Halbzeuge wurden zu Endbauteilen weiterverarbeitet und hinsichtlich ihrer mechanischen und tragstrukturellen Eigenschaften geprüft und bewertet. Die auf dem aktuellen Entwicklungsstand herstellbaren Bauteile ergaben sehr vielversprechende Ergebnisse.

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K. Berner, A. Kurpiela
SwichCore - Entwicklung eines neuen brandfesten Kernwerkstoffs für Sandwichpaneele im Bauwesen
Bauforschung, Band T 3210
2009, 106 S., zahlr. Abb., 15 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Ziel des Forschungsprojekts war die Entwicklung neuer brandfester Kernmaterialien für Sandwichelemente. Hierbei hat sich das Forschungskonsortium auf die Entwicklung von Hartschäumen auf Resolharzbasis und zwei Varianten von Hybridschäumen auf EPS-Basis konzentriert. Für diese Materialen wurden umfangreiche Versuchsreihen zur Beurteilung der mechanischen Eigenschaften und des Brandverhaltens durchgeführt. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigen, dass hinsichtlich mechanischer Materialeigenschaften alle im Projekt entwickelten und untersuchten Schäume als Kernwerkstoffe für Sandwichelemente direkt, ohne weitere Verbesserung, eingesetzt werden können. Bei der Verwendung dieser Materialien als Kernschichten für Sandwichelemente bestehen hinsichtlich Wärmedämmung und Umweltverträglichkeit ebenso keine Einwände. Die während der Forschungsarbeiten durchgeführten Brandversuche zeigen eine positive Entwicklungsrichtung der Materialien bezüglich der Brandfestigkeit. Vor allem für das im Forschungsprojekt vornehmlich untersuchte Kernmaterial aus Resolschaum wie auch für das SIAC Material, bestehen sehr gute Aussichten, dass diese beiden Materialien nach weiteren kleineren Entwicklungsschritten schon in naher Zukunft als Kernwerkstoffe für Sandwichelemente großtechnisch eingesetzt werden können. Der Vorteil des Resolschaums liegt darin, dass dessen Brandverhalten gegenüber Materialien mit vergleichbarer Wärmedämmung (zum Beispiel Polyurethan) günstiger ist, insbesondere bei der Rauchentwicklung, die ein wichtiges Kriterium bei der Klassifizierung des Brandverhaltens darstellt. Das erwünschte Endergebnis hinsichtlich des Feuerwiderstandsverhaltens von Bauteilen mit den untersuchten Kernmaterialien wurde zwar nicht voll erreicht, viel wichtiger ist aber, dass Grundlagen für weitere, viel versprechende Untersuchungen und Entwicklungen gelegt wurden und die Untersuchung und Entwicklung sowohl im Bereich des Resolschaums als auch im Bereich der Hybridschäume - vor allem für das SIACMaterial fortgesetzt wird. Die brandfeste

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Zeitschriftenartikel

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Netz, Hartmut
Ein Haus aus Lehm. Im Winter warm und im Sommer kühl
Bild der Wissenschaft, 2022

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Altun, Deniz
Investigation of the effect of multiple ­impacts on clinker breakage using the ­impact bed breakage test
ZKG, 2021

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Steinhäuser, Wolfram
Vier typische Schadensbilder. Kautschukbeläge
Boden Wand Decke, 2021

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Frenzel, Jörg
Möglichkeiten für einen nachhaltigen, resilienten Schotteroberbau. PSB Technologie auf Schotterverbundbasis.
V+T Verkehr und Technik, 2021

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Hotze, Dagmar
Gestern Schutt, morgen Ressource. Nachhaltigkeit (kostenlos)
Bundesbaublatt, 2020

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Highlights aus dem Programm 2022