Gas-phase synthesis of nickel (Ni) nanoparticles by thermal decomposition of nickel tetracarbonyl, Ni(CO)4, is simulated accounting for nucleation, surface growth, coagulation, and sintering. By detailed analysis of phenomenological expressions for sintering, it is shown that surface diffusion (SD) is the dominant sintering mechanism for Ni nanoparticles at low temperatures (T < 700 K) and early stages of sintering, but grain boundary diffusion (GBD) dominates as sintering progresses and at higher temperatures. This is consistent with molecular dynamics simulations of noble metal nanoparticle sintering. Using the average of the above SD and GBD characteristic sintering times for Ni as well as a monodisperse population balance model (MPBM) that accounts for agglomerate morphology, polydispersity, and evolving structure with scaling laws from mesoscale simulations, Ni agglomerate sintering is benchmarked with measurements of agglomerate mobility and primary particle diameters. The MPBM predictions are in good agreement with the measured concentration and sizes of Ni nanoparticles by thermal decomposition of Ni(CO)4 in a hot wall flow reactor.
Parking garage buildings are usually comprised of steel reinforced concrete (RC) slabs. Unfortunately, there are often cases of damage caused by the high exposure to corrosive chemicals. To prevent corrosion of the reinforcement, especially the ceilings must be coated with expensive protection systems. Due to the not-corrosive nature of carbon fibers, carbon RC is a perfect solution for those structures. But before using carbon RC for parking slabs, the problem of the end anchorage of the reinforcement by short-end anchorage lengths had to be solved. Therefore, a new anchorage method for carbon RC is described in detail in this publication. A large-scale test had been conducted to show the potential of carbon RC for parking slabs and to prove the ability of the developed new-end anchorage method. Also, an analytical recalculation of the large-scale test is presented.
Bestehende Stahlbetonkonstruktionen können mit einer Vielzahl an Systemen instand gesetzt bzw. verstärkt werden, wobei zu den gebräuchlichsten Methoden eine Verstärkung mit Spritzbeton oder mit Lamellen aus faserverstärkten Kunstoffen (FVK) gehört. In den vergangenen Jahren hat sich mit Textilbeton eine weitere Möglichkeit entwickelt, bei der es sich um eine dünne, leistungsfähige Verstärkungsschicht aus einem Feinbeton handelt, welche mit einem textilen Gelege bewehrt ist. Die Dicke einer solchen Schicht beträgt üblicherweise zwischen 10 und 20 mm, kann letztlich jedoch je nach geforderten Randbedingungen davon abweichen. Als Material für diese Gelege kommen verschiedene technische Endlosfasern z. B. aus alkaliresistentem Glas (AR-Glas), Carbon oder Basalt infrage. Carbonbeton (CRC-carbon reinforced concrete) enthält Carbonbewehrung in Form von Gelegen oder Stäben. Allgemeine Informationen zum Baustoff Carbonbeton und dessen Anwendungsfeldern können bspw. [1-4] entnommen werden.
Carbonbeton hat sich heutzutage in einigen Bereichen des Bauwesens zu einer Alternative zum Stahlbeton entwickelt. Besonders bei der Verwendung von Carbonmatten liegen für Verstärkung und Neubau bereits umfassende Forschungsergebnisse, unter anderem [2-7], und Praxisprojekte vor. Leider trifft dies in diesem Maße auf Bauteile mit Carbonstabbewehrung nicht zu. Es gibt einige Veröffentlichungen zum Zugtragverhalten oder zu Bauteilen mit Mischbewehrung aus Carbonstäben und-matten, z. B. [8-11], aber zum Verbund zwischen Stäben und Beton liegen nur wenige Erkenntnisse vor. Für ein sicheres und wirtschaftliches Entwerfen, Berechnen und Bemessen muss das Verbundtragverhalten jedoch bekannt sein. Deshalb wird aufbauend auf [11] nun das Verbundverhalten erläutert. Stichworte Carbonbewehrung; nichtmetallische Bewehrung; Carbonbeton; Carbonstäbe; Verbundverhalten Rebars made of carbon fibres for the use in civil engineering: part 2: bond behaviour-bond tests with different carbon rebars Carbon reinforced concrete is becoming more and more accepted in the building industry. The use of mat carbon reinforcement is well researched in regard of the tensile and the bond behaviour. But there is still a considerable need for research in the case of carbon fibre rods and here in particular on the bond behaviour of the rods in concrete. For this reason, 8 various carbon rods with different surface profiles were evaluated in bond tests. The results were compared with the bond behavior of a conventional steel rod. Based on the results, a preferred rod variant was recommended, An in-depth examination of these will be part of a further publication. Keywords carbon fibre reinforcement; non-metallic reinforcement; carbon reinforced concrete; carbon rebars; bond behaviour Bild 1 Abgescherte Oberflächenprofilierung des Carbonstabs nach dem Verbundversuch Destroyed surface of a carbon rebar after pull-out test (Foto: A. Schumann, [1]) Bild 2 Verschiedene Oberflächenprofilierungen für Carbonstäbe Different surface profiles of carbon rebars
Im Bauwesen findet die Verwendung von Faserverbundkunststoffen (FVK) immer mehr Anwendung. Im Speziellen werden Bewehrungsstäbe aus Carbonfasern vermehrt im Bauwesen eingesetzt, da diese resistent gegenüber Korrosion sind und für den Anwendungsfall sehr gute mechanische Eigenschaften aufweisen. Jedoch müssen bei der Verwendung von Carbonstäben wesentliche Eigenschaften beachtet werden, um sie effizient und ihrem hohen Leistungspotenzial entsprechend einzusetzen. Nach einem geschichtlichen Überblick zur Verwendung von FVK‐Stäben im Bauwesen werden in diesem Beitrag wesentliche mechanische Merkmale und grundlegende Mechanismen von Carbonstäben vorgestellt. Zusätzlich erfolgt ein Ausblick auf das Zug‐ und Verbundtragverhalten von Carbonstäben. In geplanten Folgebeiträgen wird aufbauend auf den hier vorgestellten grundlegenden Informationen ausführlich auf das Zug‐ und Verbundtragverhalten von Carbonstäben eingegangen.
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