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Experimental analysis of time and temperature dependent clay-calcite reactions

Kern, Angelika (2016) Experimental analysis of time and temperature dependent clay-calcite reactions.
Masterarbeit, Universität Wien. Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
BetreuerIn: Ntaflos, Theodoros

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URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-17027.64227.388052-2
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Abstract in Englisch

This thesis presents a study of the impact of soaking time and firing on clay-calcite reactions during ceramic firing, with special focus on gehlenite. Experiments were set up using a homogenized clay-calcite mixture of calcite-free Stoob clay and pure Hierlatz calcite as raw material, which was fired at three different temperatures: 800° C, 900° C, and 1100° C Firing durations were set to three, five, seven, and nine hours for all samples in order to approximate realistic soaking times. In addition, samples have been fired for eleven, 20, and 25 hours at 800°C in order to analyze the effect of the extended firing duration at low temperatures. All fired samples were analyzed using optical microscopy (OM), X-Ray Diffraction (XRD), Electron Probe Microanalysis (EPMA). Furthermore, to study the applicability of the results, five archaeological sherds fired above 950°C and containing calcite, were analyzed by OM, EPMA and Instrumental Neutron Activation Analysis (INAA). The results show an increase of gehlenite formation with increasing soaking time. However, as the raw material did not behave as would have been expected, the employed method of inferring firing temperature from clay-calcite reactions is susceptible to errors as it oversimplifies the effect of firing. The thermal reactions depend strongly on the raw materials, especially the sintering temperature of the clay, which must be taken into consideration. The analysis of the archaeological sherds showed them to be calcite free, which subsequently defied the purpose of the analysis. This emphasizes the importance of a multi-analytical approach to ceramic analyses.

Schlagwörter in Englisch

Archaeometry / firing temperature / soaking time / clay-calcite reactions / gehlenite

Abstract in Deutsch

Diese Masterarbeit untersucht in experimentellen Proben aus einer Rohmaterialmischung kalzitfreien Stoober Tons und reinen Hierlatz Kalzits den Einfluss der Brenndauer bei Maximaltemperatur auf die Entwicklung von Ton-Kalzitreaktionen, im Speziellen Gehlenit. Dazu wurden insgesamt 15 Proben bei drei Brenntemperaturen, 800°C, 900°C und 1100°C, für drei, fünf, sieben und neun Stunden gebrannt. Zudem wurden drei weitere Proben für elf, 20 und 25 Stunden bei 800°C gebrannt, um insbesondere den Einfluss der Brenndauer bei niedrigen Temperaturen zu untersuchen. Dazu wurden alle Proben mit dem Polarisationsmikroskop, der Elektronenstrahlmikrosonde und Röntgendiffraktometrie untersucht. Um die Anwendungsmöglichkeiten auf die Brenntemperaturbestimmung archäologischer Keramiken zu untersuchen, wurden fünf voruntersuchte Scherben aus Velia mit den Vorgaben bei über 950°C gebrannt worden zu sein und Kalzit zu enthalten, ebenfalls mit Polarisationsmikroskop, Mikrosonde und Instrumenteller Neutronen Aktivierungsanalyse untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass es mit steigender Brennzeit auch zu verstärkter Entwicklung von Gehlenit kommt. Die Anwendung auf archäologisches Material konnte nicht abgeschätzt werden, da die archäologischen Scherben keinen Kalzit enthielten. Dies hebt die Wichtigkeit von multiplen Methoden in der Keramikuntersuchung hervor, insbesondere in-situ Analysen.

Schlagwörter in Deutsch

Archäometrie / Brenntemperatur / Brenndauer / Ton-Kalzit-Reaktionen / Gehlenit

Dokumentenart: Hochschulschrift (Masterarbeit)
AutorIn: Kern, Angelika
Titel: Experimental analysis of time and temperature dependent clay-calcite reactions
Umfangsangabe: 132 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Institution: Universität Wien
Fakultät: Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw.
Universitätslehrgang (ULG):
Masterstudium Erdwissenschaften
Publikationsjahr: 2016
Sprache: eng ... Englisch
BetreuerIn: Ntaflos, Theodoros
BeurteilerIn: Ntaflos, Theodoros
Klassifikation: 38 Geowissenschaften > 38.59 Geologie: Sonstiges
10 Geisteswissenschaften allgemein > 10.00 Geisteswissenschaften allgemein: Allgemeines
38 Geowissenschaften > 38.25 Petrologie: Allgemeines
AC-Nummer: AC13666511
Dokumenten-ID: 44558
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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