Geologische Barriere und mineralische Abdichtung in der Deponietechnik:
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Berlin
Schmidt
1997
|
| Series: | Abfallwirtschaft in Forschung und Praxis
98 |
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| Item Description: | Enth.: Teil 1. Funktionen und Funktionsbeeinträchtigungen. - Teil 2. Labortechnische Methoden für die Eignungsuntersuchung |
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VORWORT SEITE 0 EINFUEHRUNG. 1 TEIL I: FUNKTIONEN UND
FUNKTIONSBEEINTRAECHTIGUNGEN BEI GEOLOGISCHEN BARRIEREN (TONBARRIEREN)
UND MINERALISCHEN BASISABDICHTUNGEN 1 DIE GEOLOGISCHE BARRIERE AUS
AMTLICHER UND WISSENSCHAFTLICHER SICHT 5 1.1 DER BEGRIFF "GEOLOGISCHE
BARRIERE"; DAS MULTIBARRIERENSYSTEM 5 1.2 DIE VON AMTLICHEN RICHTLINIEN
GESTELLTEN ANFORDERUNGEN AN DIE GEOLOGISCHE BARRIERE (MIT STELLUNGNAHME
DES AUTORS) 7 1.3 MEINUNGEN ZUR GEOLOGISCHEN BARRIERE (NATUERLICH,
TECHNISCH) UND ZU DEN TA- ANFORDERUNGEN (MIT STELLUNGNAHME DES AUTORS)
14 2. FUNKTIONEN DER GEOLOGISCHEN BARRIERE (NATUERLICHE TONBARRIERE) UND
MINERALISCHEN BASISABDICHTUNG 19 2.1 EINLEITUNG. 19 2.2 DIE
GEOCHEMISCHE BARRIERE 21 2.2.1 EINLEITUNG 21 2.2.2 ADSORPTION 24 2.2.2.1
ADSORPTION VON ANORGANISCHEN STOFFEN/SCHADSTOFFEN 24 2.2.2.1.1
ALLGEMEINES 24 2.2.2.1.2 ADSORPTION VON ANORGANISCHEN KATIONEN DURCH
TONMINERALE 28 2.2.2.1.2.1 ALLGEMEINES 28 2.2.2.1.2.2 ADSORPTION VON
SCHWERMETALLEN 30 2.2.2.1.2.3 EINFLUSS VON ORGANISCHEN KOMPLEXBILDNERN
AUF DIE SCHWERMETALLRETENTION 33 2.2.2.2 ADSORPTION VON ORGANISCHEN
STOFFEN/SCHADSTOFFEN 35 2.2.2.2.1 ALLGEMEINES 35 2.2.2.2.2
BINDUNGSMECHANISMEN 37 2.2.2.2.3 ADSORPTION VON ORGANISCHEN KATIONEN UND
ORGANISCHEN BASEN 39 2.2.2.2.4 ADSORPTION VON ORGANISCHEN ANIONEN 45
2.2.2.2.5 ADSORPTION VON NEUTRALEN POLAREN STOFFEN 45 2.2.2.2.6
ADSORPTION VON UNPOLAREN UND WENIG POLAREN, IN WASSER SCHWERLOESLICHEN
STOFFEN (FLUECHTIGE UND NICHTFLUECHTIGE) 46 2.2.3 FAELLUNG 49 2.2.3.1
FIXIERUNG VON SCHWERMETALLEN MITTELS FAELLUNG 49 2.2.3.1.1 EINLEITUNG 49
2.2.3.1.2 SCHWERMETALL-FAELLUNGEN IM OXIDIERENDEN UND REDUZIERENDEN
MILIEU 49 2.2.3.1.3 BEDEUTUNG DER ADSORPTION VON SCHWERMETALLEN FUER
DEREN FAELLUNG (UND UMGEKEHRT). 51 2.2.3.1.4 EINFLUSS VON
KOMPLEXBILDNERN AUF DIE SCHWERMETALL-FAELLUNG 51 2.2.4 PUFFERUNG VON
SAEUREN 52 2.2.4.1 EINLEITUNG 52 2.2.4.2 KARBONAT-PUFFER 53 2.2.4.3
SILIKAT-PUFFER 53 2.2.4.4 ADSORPTIONS-PUFFER 54 2.2.4.5 ALUMINIUM-PUFFER
56 2.2.4.6 EISEN-PUFFER 56 2.3 FUNKTION: TRAGFAEHIGKEIT 58 2.3.1
EINLEITUNG 58 2.3.2 GEFAEHRDUNG DER INNEREN FESTIGKEIT DURCH
STRUKTURAUFLOCKERUNG 58 2.3.3 DIE ROLLE DER TONMINERALE FUER DIE INNERE
FESTIGKEIT 59 2.3.3.1 EINLEITUNG 59 2.3.3.2 EINFLUSS DES
ANISOMETRIEGRADES 61 2.3.3.3 EINFLUSS DER OBERFLAECHENEIGENSCHAFTEN 62
2.3.3.4 EINFLUSS DES TONMINERALGEFUEGES 62 2.3.3.5 DIE BEDEUTUNG DER
TONMINERALE FUER DIE INNERE FESTIGKEIT IN ABHAENGIGKEIT VON ANTEIL UND
VERTEILUNG 63 2.4 FUNKTION: ABDICHTEN GEGEN KONVEKTION 64 2.4.1
ALLGEMEINES 64 2.4.2 DIE HYDRAULISCHE DICHTIGKEIT VON TONBARRIEREN IN
ABHAENGIGKEIT VOM HYDRAULISCHEN DRUCK 64 2.4.3 DIE HYDRAULISCHE
DICHTIGKEIT IN ABHAENGIGKEIT VON DER HOHLRAUMGEOMETRIE 68 2.4.3.1
HOHLRAUMGEOMETRISCHE EIGENSCHAFTEN 68 2.4.3.1.1 DEN PORENHOHLRAUM
BESTIMMENDE FAKTOREN 69 2.4.4 ABNAHME DER DICHTIGKEIT 75 2.4.4.1 ABNAHME
DER DICHTIGKEIT DURCH NEUENTSTEHUNG VON DURCHFLUSSWIRKSAMEN HOHLRAEUMEN
SOWIE DURCH AUFWEITUNG DES ABSOLUTEN PORENDURCHMESSERS 75 2.4.4.2
ABNAHME DER DICHTIGKEIT DURCH VERAENDERUNG DES BENETZUNGSZUSTANDES 77 2.5
FUNKTION: ABDICHTEN GEGEN DIFFUSION 78 2.5.1 ALLGEMEINES 78 2.5.2
DIFFUSION IN ERDSTOESSEN. 81 2.5.2.1 BEDEUTUNG DER DIFFUSION FUER DEN
STOFFTRANSPORT IN ERDSTOFFEN 81 2.5.2.2 DIFFUSIONSPFADE IN EINEM
WASSERGESAETTIGTEN ERDSTOFF 82 2.5.3 TONE ALS DIFFUSIONSBARRIEREN 84
2.5.3.1 DIE DIFFUSIVE LEITFAEHIGKEIT BESTIMMENDEN PARAMETER 84 2.5.3.2
DIE ROLLE VON DIFFUSIONSFALLEN 88 2.5.3.3 VERSCHLECHTERUNG DER
BARRIEREWIRKUNG GEGENUEBER DIFFUSIONSPROZESSEN 89 3
FUNKTIONSBEEINTRAECHTIGUNGEN BEI GEOLOGISCHEN BARRIEREN (TONBARRIEREN)
UND MINERALISCHEN BASISABDICHTUNGEN 91 3.1 EINLEITUNG 91 3.2
KOLLOIDCHEMISCH BEDINGTE NEGATIVE STRUKTURVERAENDERUNGEN 93 3.2.1
ORIENTIERUNG DER TONMINERALOBERFLAECHEN UND DARAUS RESULTIERENDE
MOEGLICHKEITEN ZUR ENTSTEHUNG EINES MIKROGEFUEGEKOLLAPS 93 3.2.1.1
MIKROGEFUEGEKOLLAPS DURCH ANNAEHERUNG VON GLEICHGELADENEN KANTENFLAECHEN 94
3.2.1.2 MIKROGEFUEGEKOLLAPS DURCH ZERSTOERUNG DES KONTAKTS VON NEGATIVER
BASIS ZU POSITIVER KANTENFLAECHE 94 3.2.2 MIKROGEFUEGEKOLLAPS UND
RISSEBILDUNG DURCH DIE ANNAEHERUNG VON BASISFLAECHEN 95 3.2.2.1 MODELL ZUR
DARSTELLUNG DER VERAENDERUNG DER HOHLRAUMGEOMETRIE UND RISSEBILDUNG
INFOLGE ANNAEHERUNG VON BASISFLAECHEN 96 3.2.2.2 VERRINGERUNG DER
ABSTOSSUNG UND ERHOEHUNG DER ANZIEHUNG ALS URSACHE FUER EINE ANNAEHERUNG;
STRUKTURELLE VORAUSSETZUNGEN FUER EINE ANNAEHERUNG 98 3.2.2.2.1 ANZIEHENDE
UND ABSTOSSENDE KRAEFTE 98 3.2.2.2.2 VERRINGERUNG DER (COULOMBSCHEN)
ABSTOSSUNG ALS URSACHE FUER EINE ANNAEHERUNG VON OBERFLAECHEN 99 3.2.2.2.2.1
DIE DIFFUSE SCHICHT UND DIE ELEKTRISCHE DOPPELSCHICHT 99 3.2.2.2.2.2 DIE
TREIBENDE KRAFT FUER EINE ANNAEHERUNG DER OBERFLAECHEN BEI NACHLASSEN DER
REICHWEITE DER ABSTOSSENDEN KRAEFTE 101 3.2.2.2.3 ERHOEHUNG DER ANZIEHENDEN
(COULOMBSCHEN) KRAEFTE ALS URSACHE FUER EINE ANNAEHERUNG VON OBERFLAECHEN
103 3.2.2.2.4 STRUKTURELLE VORAUSSETZUNG FUER EINE ANNAEHERUNG 104
3.2.2.2.5 MIKROSTRUKTUREN UND IHRE VERAENDERLICHKEIT 105 3.2.3
MIKROGEFUEGEKOLLAPS UND RISSEBILDUNG INFOLGE DER EINFLUESSE VON
DEPONIEEMISSIONEN AUF DIE TONBARRIERE (AUFGEZEIGT AN BEISPIELEN) 108
3.2.3.1 ANNAEHERUNG AEUSSERER OBERFLAECHEN DURCH VERKLEINERUNG DER DIFFUSEN
SCHICHT 108 3.2.3.1.1 VERAENDERUNG DES AUSSENBEREICHS
(GLEICHGEWICHTSLOESUNG) 110 3.2.3.1.1.1 VERAENDERUNG DER
ELEKTROLYTKONZENTRATION, DER WERTIGKEIT DER KATIONEN, DES WASSERGEHALTS
UND DER TEMPERATUR 110 3.2.3.1.1.2 VERAENDERUNG DER DIELEKTRIZITAET 113
3.2.3.1.2 VERAENDERUNG DES INNENBEREICHS (KATIONENBELAG) 118 3.2.3.2
ANNAEHERUNG INNERER (UND QUASI-INNERER) OBERFLAECHEN 118 3.2.3.2.1 ABNAHME
DER HYDRATHUELLE (DEHYDRATATION) 119 3.2.3.2.2 AUSTAUSCH DER
HYDRATMOLEKUELE DER ADSORBIERTEN KATIONEN DURCH ORGANISCHE MOLEKUELE MIT
HOHEM DIPOLMOMENT 122 3.2.3.2.3 AUSTAUSCH DER PRIMAEREN KATIONEN DURCH
ALKALI-, ERDALKALI-, SCHWERMETALL-, ALUMINIUM- ODER ORGANISCHE KATIONEN
123 3.3 STRUKTURELLE VERAENDERLICHKEIT VON TONMINERALEN 128 3.4
VERLAGERUNG UND ENTFERNUNG VON BARRIEREMATERIAL SOWIE
MINERALNEUBILDUNGEN ALS URSACHE VON STRUKTURVERAENDERUNGEN 131 3.4.1
EINLEITUNG 131 3.4.2 MECHANISCH BEDINGTE VERLAGERUNG UND ENTFERNUNG VON
MATERIAL 132 3.4.3 AUFLOESUNGSPROZESSE, WIEDERAUSFAELLUNGEN UND
MINERALNEUBILDUNGEN 134 3.4.3.1 AUFLOESUNGSPROZESSE 134 3.4.3.2
WIEDERAUSFAELLUNGEN 137 3.4.3.3 MINERALNEUBILDUNGEN 138 TEIL II:
LABORTECHNISCHE METHODEN FUER DIE EIGNUNGSUNTERSUCHUNG VON GEOLOGISCHEN
BARRIEREN (TONBARRIEREN) UND MINERALISCHEN ABDICHTUNGEN 1 EINLEITUNG 147
2 DIE UNTERSUCHTEN TONGESTEINE * HERKUNFT, GEOLOGISCHE ZUORDNUNG UND
GEOTECHNISCHE KURZBESCHREIBUNG 150 2.1 DIE MALSCH-PROBEN M1 UND M2 150
2.2 DIE MUENCHEHAGEN-PROBEN MHG1 BIS MHG8. 151 2.3 DIE
RONDESHAGEN-PROBE RH9 152 3 BESTIMMUNG DER KORNGROESSENVERTEILUNG 154 3.1
EINLEITUNG (INCL. KURZBEWERTUNG VON NICHT UNTER 3.2. BESCHRIEBENEN
VERFAHREN) 154 3.2 VERGLEICHENDE UNTERSUCHUNGEN ZUR EIGNUNGSBEWERTUNG
DES ARAEOMETER- UND PIPETTEN-VERFAHRENS 157 3.2.1 PROBLEMATIK UND
GRUNDLAGEN DER EIGNUNGSPRUEFUNG 157 3.2.2 ERGEBNISSE, DISKUSSION UND
EIGNUNGSBEWERTUNG 158 4 BESTIMMUNG DER KATIONENAUSTAUSCHKAPAZITAET 161
4.1 EINLEITUNG 161 4.2 BESTIMMUNG DER KAK MIT DER AMMONIUM-SENSITIVEN
ELEKTRODE 162 4.2.1 METHODIK 162 4.2.2 UNTERSUCHUNGEN ZUR EIGNUNG DES NH
-IONS ALS AUSTAUSCHER 162 4.2.2.1 ERGEBNISSE UND DISKUSSION 163 4.2.3
DIE ELEKTRODEN-METHODE IM VERGLEICH MIT DER KJEHLDAHL-METHODE 164
4.2.3.1 ERGEBNISSE UND DISKUSSION 165 4.2.3.2 BEWERTUNG DER METHODEN 165
4.2.4 OPTIMIERUNG DES ELEKTRODEN-VERFAHRENS (OPTIMIERUNGSVORSCHLAG) 166
4.2.4.1 VERGLEICHENDE UNTERSUCHUNGEN ZUR BELEGUNGSDURCHFUEHRUNG 166
4.2.4.1.1 ERGEBNISSE UND DISKUSSION; BEWERTUNG DES VERFAHRENS 167 4.3
BESTIMMUNG DER KAK MIT DER METHYLENBLAU-METHODE 168 4.3.1 METHODIK 168
4.3.2 UNTERSUCHUNGEN ZUR EIGNUNG VON MB ALS AUSTAUSCHER 168 4.3.2.1
ERGEBNISSE UND DISKUSSION 169 4.3.3 DIE METHYLENBLAU-METHODE IM
VERGLEICH MIT ANDEREN VERFAHREN 170 4.3.3.1 ERGEBNISSE UND DISKUSSION
171 4.3.4 VORSCHLAG ZUR OPTIMIERUNG DES VERFAHRENS 172 4.3.5 BEWERTUNG
DES VERFAHRENS 173 4.4 ABSCHLIESSENDE EIGNUNGSBEWERTUNG DER OPTIMIERTEN
ELEKTRODEN- UND METHYLENBLAU-METHODE 173 5 BESTIMMUNG DER WASSERAUFNAHME
174 5.1 EINLEITUNG 174 5.2 UNTERSUCHUNG VON DIE WASSERAUFNAHME
BESTIMMENDEN FAKTOREN 174 5.2.1 FAKTOR ZERKLEINERN 174 5.2.1.1
VERAENDERUNG DER SPEZIFISCHEN AEUSSEREN OBERFLAECHE 174 5.2.1.2 VERAENDERUNG
DER OBERFLAECHENLADUNG DURCH ELEKTRISCHE AUFLADUNG 175 5.2.1.3
VERAENDERUNG DER KAPILLAREIGENSCHAFTEN : 175 5.2.2 FAKTOR VORTROCKNUNG
176 5.2.3 FAKTOR KATIONENBELAG 177 5.3 BESTIMMUNGSZWECK UND
INTERPRETATION DER WASSERAUFNAHME 179 5.3.1 DIE WASSERAUFNAHME ZUR
BEURTEILUNG DER LANGZEITBESTAENDIGKEIT 179 5.3.2 DIE WASSERAUFNAHME ALS
VERGLEICHS- BZW. KLASSIFIZIERUNGSKRITERIUM 181 5.3.3 DIE WASSERAUFNAHME
ZUR PRUEFUNG DER MATERIELLEN HOMOGENITAET 181 5.3.4 DIE WASSERAUFNAHME ZUR
TONMINERALOGISCHEN IDENTIFIZIERUNG 182 5.3.4.1 QUALITATIVE UND
QUANTITATIVE HINWEISE AUS DER MAXIMAL AUFGENOMMENEN WASSERMENGE 183
5.3.4.2 QUALITATIVE HINWEISE AUS DEM KURVENVERLAUF 185 5.4 TABELLEN UND
ABBILDUNGEN 187 5.5 ZUSAMMENFASSUNG 190 6 BESTIMMUNG DER SPEZIFISCHEN
TEILCHENOBERFLAECHE 193 6.1 EINLEITUNG 193 6.2 ALLGEMEINES ZUR
SPEZIFISCHEN TEILCHENOBERFLAECHE ("BET-OBERFLAECHE") 193 6.3 DIE BEDEUTUNG
DES BET-WERTES FUER DIE GEOTECHN. BEURTEILUNG VON TONBARRIEREN . 194
6.4 VERGLEICHENDE UNTERSUCHUNGEN ZUR BET-METHODE 197 6.4.1 DIE
BET-METHODE; VORAUSSETZUNG FUER DIE BET-MESSUNG AN NATUERLICHEN TONEN;
INHALT DER VERGLEICHENDEN UNTERSUCHUNGEN 197 6.4.2 VERGLEICHENDE
UNTERSUCHUNGEN ZUR VORBEHANDLUNG UND BEGASUNG DER PROBEN 198 6.4.2.1
ERGEBNISSE UND DISKUSSION ZUM FAKTOR VORZERKLEINERUNG 199 6.4.2.2
ERGEBNISSE UND DISKUSSION ZUM FAKTOR VORTROCKNUNG 200 6.4.3 EMPFEHLUNGEN
ZUR VORBEHANDLUNG 202 6.4.4 ANWENDBARKEIT DER BET-METHODE AUF TONSTEINE
203 7 KARBONAT-ANALYSE 204 7.1 EINLEITUNG 204 7.2 METHODIK DER
KARBONAT-UNTERSUCHUNG (METHODIK-VORSCHLAG) 204 7.3 METHODEN DER
KARBONAT-ANALYSE AN GESTOERTEN PROBEN 207 7.3.1 ANALYSE DER
KARBONATZUSAMMENSETZUNG (ART UND MENGE) 207 7.3.1.1 PROBENVORBEREITUNG
207 7.3.1.2 SCHEIBLER-METHODE 207 7.3.1.2.1 VERGLEICHENDE UNTERSUCHUNGEN
ZUR SCHEIBLER-METHODE; 207 7.3.1.2.1.1 ERGEBNISSE, DISKUSSION,
KONSEQUENZEN FUER DIE ANWENDUNG 208 7.3.1.2.2 DAS SCHEIBLER-VERFAHREN ZUR
BESTIMMUNG DES LEICHTLOESLICHEN KARBONATS UND ZUR PRUEFUNG AUF
SCHWERLOESLICHES (METHODEN-VORSCHLAG) 209 7.3.1.2.3 SCHLUSSBEMERKUNG 210
7.3.1.3 COULOMETRISCHE ANALYSE DES AUS KARBONAT STAMMENDEN CO2 210
7.3.1.3.1 ERGEBNISSE, EIGNUNG DES VERFAHRENS ZUR BESTIMMUNG DER
KARBONATMENGE 211 7.3.1.4 DIFFERENZIERTE QUANTITATIVE BESTIMMUNG DES
LEICHT- UND SCHWERLOESLICHEN KARBONAT- ANTEILS MITTELS SCHEIBLER- UND
COULOMETRISCHER METHODE (METHODEN-VORSCHLAG) 211 7.3.1.5
ROENTGENDIFFRAKTOMETER-VERFAHREN (ZUR QUALITATIVEN BESTIMMUNG) 211
7.3.1.6 DIE QUANTITATIVE BESTIMMUNG DER VERSCHIEDENEN KARBONATE IN
KARBONAT- GEMISCHEN AUS DEN CA-, MG- UND FE- GEHALTEN UND DEM
COULOMETRISCHEN CO^-GEHALT (METHODEN-VORSCHLAG) 212 7.3.1.6.1
VERFAHRENSPRINZIP 212 7.3.1.6.2 ERGEBNISSE, DISKUSSION, BEWERTUNG DER
METHODE 215 7.3.2 ANALYSE DER KARBONATKORNVERTEILUNG IN DER
SCHLAEMMFRAKTION 216 7.3.2.1 BESTIMMUNG DER KARBONATKORNVERTEILUNG AN DEN
ATTERBERG-FRAKTIONEN 216 7.3.2.1.1 ERGEBNISSE UND DISKUSSION 216 7.3.2.2
RECHNERISCHE BESTIMMUNG DER KARBONATKORNVERTEILUNG ANHAND DER
KORNVERTEILUNG DER ROHPROBE UND DER ENTKARBONATETEN PROBE
(METHODEN-VORSCHLAG) 217 7.3.2.2.1 ERGEBNISSE UND DISKUSSION 218 7.4
METHODEN ZUR BESTIMMUNG DER KARBONATEIGENSCHAFTEN DER UNGESTOERTEN PROBE
219 7.4.1 DUENNSCHLIFFMIKROSKOPIE 219 7.4.1.1 DUENNSCHLIFF-BESCHREIBUNG
(ML) 220 8 VORSCHLAEGE ZUR ANALYSE DES TONMINERALBESTANDES FUER DIE
GEOTECHNISCHE PRAXIS 222 8.1 EINLEITUNG 222 8.2 ABSCHAETZUNG DES
TONMINERAL-ANTEILS 2* 223 8.2.1 ERGEBNISSE UND DISKUSSION , 224 8.3
BEURTEILUNG DER ART DER TONMINERALE ANHAND EINER RECHNERISCHEN
FLAECHENLADUNGS- DICHTE . 224 8.3.1 GRUNDLAGEN 224 8.3.2 ERGEBNISSE;
DISKUSSION ZU DEN ERGEBNISSEN UND ZUR METHODE 226 8.4 BEURTEILUNG DES
TONMINERALBESTANDES ANHAND DER WASSERAUFNAHME S. KAP. 5.3.4. 227 8.5
ABSCHAETZUNG DES ANTEILS QUELLFAEHIGER TONMINERALE ANHAND IHRER
SPEZIFISCHEN OBERFLAECHE 227 8.5.1 METHODIK 227 8.6 BESTIMMUNG DER
SPEZIFISCHEN GESAMTOBERFLAECHE EINES TONS 228 8.6.1 BESTIMMUNG MIT
ORGANISCHEN DIPOLMOLEKUELEN 228 8.6.2 BESTIMMUNG MIT DEM ORGANISCHEN
KATION METHYLENBLAU 228 8.6.2.1 METHODIK 228 8.6.3 BERECHNUNG DER
SPEZIFISCHEN GESAMTOBERFLAECHE DES QUELLFAEHIGEN ANTEILS UND SEINE
QUANTITATIVE ABSCHAETZUNG 230 8.6.4 ERGEBNISSE; DISKUSSION ZU DEN
ERGEBNISSEN UND ZUR METHODE 231 9 BESTIMMUNG DER ORGANISCHEN KOMPONENTE,
DER PLASTIZITAETS-, KONSISTENZ- UND AKTIVITAETSZAHL 233 9.1 ORGANISCHER
KOHLENSTOFF UND ORGANISCHER ANTEIL 233 9.2 PLASTIZITAETS-, KONSISTENZ-
UND AKTIVITAETSZAHL 233 LITERATURVERZEICHNIS 235 SACHREGISTER 248 |
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