TY - JOUR A1 - Völker, Tobias A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Kapteina, Gesa A1 - Wilsch, Gerd A1 - Millar, Steven A1 - Reichling, Kenji T1 - Neues DGZfP-Merkblatt B14: Quantifizierung von Chlorid in Beton mittels LIBS N2 - Bei der Erhaltung von Stahlbetonbauwerken ist der Chloridgehalt im Beton ein wichtiger Parameter zur Festlegung geeigneter Instandsetzungsmaßnahmen. Die bisher etablierten Verfahren basieren auf der nasschemischen Analyse einer Probe, Bohrmehl oder aufgemahlener Segmente eines Bohrkerns. Das Verfahren liefert einen Chloridgehalt je Tiefensegment, was mit einer starken Homogenisierung der Probe einhergeht, wodurch detaillierte Informationen zu Chloridunterschieden im Millimeterbereich verloren gehen. Eine alternative Methode ist die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS), die nicht nur die quantitative ortsaufgelöste Bestimmung des Chloridgehalts im Bezug zur Zementmasse ermöglicht, sondern auch simultan detaillierte Informationen über die Verteilung vieler anderer chemischer Elemente liefert. Die räumliche Auflösung liegt in der Regel im Bereich von einigen Millimetern, kann aber bei Bedarf auf 0,1 mm oder weniger erhöht werden. Das neue Merkblatt B14 „Quantifizierung von Chlorid in Beton mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS)“ der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfungen (DGZfP) regelt und vereinheitlicht erstmals die zuverlässige und reproduzierbare Ermittlung des Chloridgehalts mit LIBS. In diesem Beitrag wird das Merkblatt vorgestellt und anhand praktischer Anwendungsbeispiele das Potenzial von LIBS für Fragestellungen in der Betonerhaltung verdeutlicht. KW - LIBS KW - Chlor KW - Chlorid KW - Beton KW - Bauwerksdiagnostik PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1002/best.202400014 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-60005 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) Automated 2D chemical analysis of chloride content in concrete structures N2 - The application of a LIBS system is presented. A diode-pumped low energy laser (3 mJ, 1.5 ns, 100 Hz) and a compact NIR spectrometer are used. A scanner allows the two-dimensional element mapping. For the quantitative analysis calibration of the system is carried out with reference samples in a concentration range of chlorine of 0.05 wt.% to 2.5 wt.%. To determine the 2D distribution of harmful elements (Cl, C), concrete cores were drilled, split and analyzed directly. By comparing the chloride ingress and the carbonation, the interaction of both processes can be visualized in one measurement that takes less than 10 minutes with a drill core of 50 mm x 100 mm. Results obtained were compared and verified with standard measurements. T2 - Concrete Solutions 2019 CY - Cluj Napoca, Romania DA - 30.09.2019 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2019 AN - OPUS4-51703 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gottlieb, C. A1 - Bohling, C. A1 - Millar, S. A1 - Günther, Tobias A1 - Wilsch, Gerd ED - Krieger, J. ED - Isecke, B. T1 - Schnelle ortsaufgelöste Chloridbestimmung mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) N2 - Im Zuge der Ist-Zustandserfassung von Stahl- und Spannbetonbauwerken spielt die chemische Analyse von Beton eine zentrale Rolle. Durch den externen Eintrag von schädigenden Substanzen wie Chlorid oder Alkalien aus Tausalzen oder Meerwasser, kann u.U. der Beton und/oder die Stahlbewehrung angegriffen werden. Bei Überschreitung kritischer korrosionsauslösender Chloridgehalte, z.B. bei Stahlbeton 0,4 M.-% (bzw. 0,5 M.-%) und Spannbeton 0,2 M.-% bezogen auf den Zement, erhöht sich das Risiko für eine Chlorid-induzierte Korrosion. Für die Beurteilung eines Instandsetzungsbedarfs und, sofern notwendig, der Erarbeitung eines Instandsetzungskonzeptes muss nach der Rili-SIB1 ein sachkundiger Planer herangezogen werden. Standardmäßig werden für die chemische Analyse Bohrkerne bzw. Bohrmehlproben aus dem zu untersuchenden Bauwerk entnommen und nach aufwendiger Probenvorbereitung nasschemisch analysiert (nach DAfStb Heft 401 oder DIN 14629). Dabei wird der Gesamtchloridgehalt bezogen auf die Einwaage angegeben. Eine Umrechnung auf den Zementgehalt erfolgt i.d.R. durch Schätzwerte. Der Einsatz der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) wird seit Mitte der 90er Jahren an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung erforscht, um den Chloridgehalt durch eine ortsaufgelöste Elementanalyse an einer Betonprobe möglichst genau zu ermitteln. Die zweidimensionale LIBS-Messung mit einer lateralen Auflösung von 100 µm x 100 µm erlaubt die Berücksichtigung der Heterogenität von Beton. Dabei lassen sich die Bindemittelmatrix und die Gesteinskörnung separat betrachten, wodurch sich die Aussagekraft der Ergebnisse und somit die Sicherheit der chemischen Zustandserfassung erhöht. Durch die stetige Weiterentwicklung von Komponenten wie Laser, Spektrometer und analytischer Auswerteroutinen sind mittlerweile automatisierte Systeme für die schnelle LIBS-Analyse auf dem Markt verfügbar. In diesem Vortrag wird der aktuelle Stand der Technik anhand von Praxisbeispielen präsentiert und entscheidende Vorteile gegenüber dem Standardverfahren herausgestellt. Aufgrund der Möglichkeit für eine simultane Multielementanalyse mit LIBS werden weitere Anwendungen, wie z.B. die Ermittlung der Karbonatisierungstiefe, Untersuchungen von Transportprozessen, Chlorideintrag entlang von Rissen oder Untersuchungen von Elementverteilungen im Kontext einer AKR vorgestellt. T2 - 4. Brückenkolloquium CY - Online meeting DA - 08.09.2020 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2020 SN - 978-3-8169-3518-6 SP - 465 EP - 471 PB - Narr Francke Attempto Verlag GmbH + Co. KG CY - Tübingen AN - OPUS4-51681 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - LIBS – Betonanalytik mit dem Laser N2 - Es wird ein alternatives Verfahren zur schnellen zweidimensionalen Analyse der chemischen Zusammensetzung von Baustoffen vorgestellt. Dieses beruht auf der Kombination des Abtrags einer geringen Materialmenge durch einen gepulsten Laser, der Plasmaerzeugung und der Analyse der Lichtemission des Plasmas mittels optischer Spektroskopie. Es können prinzipiell alle Elemente gleichzeitig nachgewiesen werden. Damit ist es möglich einerseits Informationen über den Baustoff an sich als auch über den Eintrag potentiell schädigender Elemente (z. B. Cl, C, Na, K, S) zu gewinnen. Das Verfahren kann automatisiert im Labor oder als mobile Version direkt vor Ort eingesetzt werden. Es liefert zweidimensionale Bilder der Elementverteilung in Echtzeit. Es kann ohne große Probenvorbereitung z. B. direkt an der Querschnittsfläche eines Bohrkernes gemessen werden. Die Messung dauert nur wenige Minuten. Das Prinzip der Messung, die Vor- und die Nachteile, sowie die verfügbare Gerätetechnik für den Einsatz im Labor oder direkt am Bauwerk werden vorgestellt. Abschließend werden praktische Beispiele für die Anwendung des LIBS-Verfahrens zur Erfassung des Chlorid-Eintrages, der Karbonatisierung und der Verteilung von Schwefel präsentiert. T2 - 9. Betonfachtagung CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2019 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2019 SP - 1 PB - InformationsZentrum Beton GmbH CY - Berlin AN - OPUS4-51675 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - LIBS – Betonanalytik mir dem Laser N2 - Es wird ein alternatives Verfahren zur schnellen zweidimensionalen Analyse der chemischen Zusammensetzung von Baustoffen vorgestellt. Dieses beruht auf der Kombination des Abtrags einer geringen Materialmenge durch einen gepulsten Laser, der Plasmaerzeugung und der Analyse der Lichtemission des Plasmas mittels optischer Spektroskopie. Es können prinzipiell alle Elemente gleichzeitig nachgewiesen werden. Damit ist es möglich einerseits Informationen über den Baustoff an sich als auch über den Eintrag potentiell schädigender Elemente (z. B. Cl, C, Na, K, S) zu gewinnen. Das Verfahren kann automatisiert im Labor oder als mobile Version direkt vor Ort eingesetzt werden. Es liefert zweidimensionale Bilder der Elementverteilung in Echtzeit. Es kann ohne große Probenvorbereitung z. B. direkt an der Querschnittsfläche eines Bohrkernes gemessen werden. Die Messung dauert nur wenige Minuten. Das Prinzip der Messung, die Vor- und die Nachteile, sowie die verfügbare Gerätetechnik für den Einsatz im Labor oder direkt am Bauwerk werden vorgestellt. Abschließend werden praktische Beispiele für die Anwendung des LIBS-Verfahrens zur Erfassung des Chlorid-Eintrages, der Karbonatisierung und der Verteilung von Schwefel präsentiert. T2 - 9. Betonfachtagung CY - Berlin, Germany DA - 12.11.2019 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2019 AN - OPUS4-51673 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Millar, Steven A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - Chemische Zustandsanalyse von Stahlbetonbauwerken mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) N2 - Die chemische Analyse von Beton gehört bei der Ermittlung des Ist-Zustandes von Stahl- und Spannbetonbauwerken zu den grundlegenden Untersuchungen bei der Zustandserfassung. Der tiefenabhängige Chloridgehalt sowie der Karbonatisierungsfortschritt müssen bei der Bewertung des Ist-Zustandes, beim Instandsetzungsbedarf und ggf. bei der Planung eines erforderlichen Instandsetzungskonzeptes mit einbezogen werden. Seit Mitte der 1990er Jahre wird an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (engl. Laser-induced Breakdown Spectroscopy) – kurz LIBS – stetig für die chemische Analyse von Beton weiterentwickelt. In diesem Beitrag wird der aktuelle Stand der Forschung/ Technik und der Normungsarbeit präsentiert, sowie zukünftig mögliche Anwendungen vorgestellt. Mit den aktuellen LIBS-Systemen (mobiles LIBS-System sowie kommerziell erhältliche Laborsysteme) ist es möglich den Chloridgehalt ortsaufgelöst in wenigen Minuten zu quantifizieren, sogenannte Elementlandkarten zu erstellen und somit die Elementverteilung innerhalb des Betons zu visualisieren. Durch das Scannen eines Bohrkernquerschnittes und der simultanen Erfassung von mehreren Elementen mit einer Messung, ist es zudem möglich, die Gesteinskörnung in den Messdaten zu identifizieren und den Chloridgehalt auf die Zementsteinmatrix zu beziehen. Fehlerquellen aus der Umrechnung der betonbezogenen Chloridgehalte können dadurch minimiert werden. Neben den Grundlagen von LIBS werden vor allem aktuelle Praxisbeispiele vorgestellt, die die aktuellen Möglichkeiten des Verfahrens veranschaulichen. T2 - 9. Kolloquium Parkbauten CY - Esslingen, Germany DA - 04.02.2020 KW - LIBS KW - Chemische Analyse KW - Spektroskopie KW - Beton PY - 2020 UR - https://elibrary.narr.digital/article/99.125005/kpb202010305 SN - 2510-7763 VL - 9 IS - 1 SP - 305 EP - 319 AN - OPUS4-50615 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gottlieb, C. A1 - Lierenfeld, M. B. A1 - Wilsch, Gerd A1 - Bohling, C. T1 - Es geht auch einfacher N2 - Mit laserbasiertem Verfahren Zustand von Betonbauwerken erfassen: Die Laserinduzierte Breakdown Spektroskopie (LIBS) stellt eine Alternative zur nasschemischen Analyse dar, um den Zustand von Betonbauwerken zu erfassen. Bei diesem Verfahren laufen der Analysevorgang und die Auswertung automatisiert ab. Ein Prototyp für die mobile Anwendung auf der Baustelle steht zur Verfügung. So kann auf Knopfdruck ein schriftlicher Bericht erstellt werden, der einen genauen Wert für die Eindringtiefe eines relevanten Elements wie Chlorid ausgibt. KW - Beton KW - LIBS KW - Chlorid KW - Vor-Ort-Untersuchung PY - 2019 VL - 42 IS - 7 SP - 28 EP - 31 PB - Verlagsgesellschaft Rudolf Müller GmbH CY - Köln AN - OPUS4-50283 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - Alternative Möglichkeiten zur Bestimmung der Chlorid-Migration in Parkhausbauten (LIBS) N2 - Vorstellung von LIBS. Demonstration der Möglichkeiten zur Untersuchung des Chlorid-Gehaltes im Beton in Parkbauten. Darstellung von Praxisbeispielen zur Bestimmung des Zustandes eines Parkhauses. T2 - Fachtagung "Parkhäuser und Tiefgaragen" CY - Hamburg, Germany DA - 27.11.2018 KW - LIBS KW - Beton KW - Chlorid KW - Parkbauten KW - Qualitätssicherung PY - 2018 AN - OPUS4-47114 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - LIBS - Ein Tool zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Beton N2 - Dargestellt werden die Möglichkeiten von LIBS zur Untersuchung von Baustoffen und aktuelle Anwendungsbeispiele. T2 - LIBS Seminar - Immer wissen was drin ist CY - Telow, Germany DA - 28.06.2018 KW - Alkalien KW - LIBS KW - Beton KW - Schädigung KW - Chloride KW - Sulfate PY - 2018 AN - OPUS4-46820 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - LIBS - Ein Tool zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Beton N2 - Die „Laser Induced Breakdown Spectroscopy“ (LIBS) bietet die Möglichkeit, direkt auf der optisch zugänglichen Oberfläche von Baustoffen 2-dimensional die Elementverteilung zu erfassen. Durch das zugrundeliegende Prinzip sind alle Elemente des Periodensystems detektierbar, auch leichte Elemente wie Wasserstoff oder Lithium. Einerseits können alle für die Zusammensetzung des Zementes und der Gesteinskörnung relevanten Elemente erfasst werden, andererseits auch die für Schädigungsprozesse in Beton wichtigen Elemente Chlor, Schwefel, Natrium, Kalium, Kohlenstoff und Stickstoff. Der Nachweis kann simultan erfolgen. Der Vorteil des Verfahrens liegt in der einfachen Probenvorbereitung, der direkten Messung auf der Oberfläche des Festkörpers und der Schnelligkeit der Messung. Die Heterogenität von Beton wird im Ergebnis berücksichtigt. Die Konzentrationen von schädigenden Ionen lassen sich bezogen auf den Bindemittelgehalt angeben. LIBS liefert standardmäßig qualitative Werte. Durch Kalibrierung anhand von Referenzproben ist eine Quantifizierung der Ergebnisse möglich. Das Potenzial des Verfahrens wird am Beispiel der Bestimmung der Chlorid-Verteilung in der Bindemittelmatrix vorgestellt. Andere Anwendungen sind die Bestimmung der Karbonatisierungstiefe, die Bestimmung des Eintrages von Alkalien oder die Bestimmung der Verteilung von Schwefel. Das Verfahren kann im Labor zur Untersuchung einer großen Anzahl von Proben oder vor-Ort zur schnellen Entscheidungsfindung eingesetzt werden. Kommerzielle Geräte sind seit kurzem verfügbar. Die örtliche Auflösung der Messung beträgt bis zu 0,1 mm × 0,1 mm. Ein Messpunkt hat einen Durchmesser von ca. 100 μm. Die Messfrequenz liegt bei 100 Hz. Als Ergebnis entstehen für jedes Element eine 2D-Darstellungen der Konzentration über der Messfläche. Der Scan eines Bohrkerns von 50 mm x 70 mm dauert bei einer Auflösung von 0,5 mm lateral und 1 mm vertikal ca. 7 min. Es können auch raue oder gebrochene Oberflächen durch Nachführung der z-Achse untersucht werden. Die Nachweisgrenze für die Bestimmung des Chlorgehaltes bezogen auf den Bindemittelgehalt liegt bei 0,03 M-%. Der Unterausschuss LIBS im Bauwesen im FA ZfP im Bauwesen der DGZfP arbeitet an der Erstellung von Merkblättern und Regelwerken zur Anwendung des Verfahrens. T2 - Bauwerksdiagnose 2018 CY - Berlin, Germany DA - 15.02.2018 KW - Alkalien KW - LIBS KW - Beton KW - Schädigung KW - Chlorid KW - Sulfat PY - 2018 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-468076 UR - https://www.ndt.net/search/docs.php3?id=22621 AN - OPUS4-46807 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wilsch, Gerd A1 - Bohling, C. A1 - Molkenthin, A. T1 - Mobiles LIBS-Gerät (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) N2 - Schädigungen durch Korrosion der Bewehrung von Stahlbetonbauwerken unserer Infrastruktur sind u. a. mit dem Eindringen von Chloriden aus Tausalzen oder Meereswasser verbunden. In den Regelwerken sind daher Grenzwerte für den maximal zulässigen Chlorid-Gehalt deiniert. Die Einhaltung dieser Grenzwerte wird in der Praxis über die Entnahme von Bohrmehl oder die Entnahme von Bohrkernen überwacht. Die Bohrkerne werden in Zylindersegmente von meist zwei cm Höhe geschnitten, dann gemahlen und mit Säure aufgeschlossen. Das Bohrmehl aus verschiedenen Tiefenabschnitten kann direkt mit Säure aufgeschlossen werden. Der Chlorid-Gehalt im Aufschluss wird dann meist mittels Potentiometrischer Titration bestimmt. Dieses Vorgehen ist mit einem hohen Zeit- und Personalaufwand verbunden. Die Information über die Heterogenität des Betons geht dabei aufgrund der Homogenisierung bei der Probenvorbereitung oder bei der Entnahme von Bohrmehl verloren. Der Chlorid-Gehalt wird in der homogenisierten Betonprobe (Zement, Wasser und Gesteinskörnung) analysiert und die Werte bezogen auf den Beton angegeben. Demgegenüber sind die Grenzwerte des maximal zulässigen Chlorid-Gehaltes auf den Zement bezogen. Da die Rezeptur des Betons fast nie verfügbar ist, wird die Umrechnung vom Gehalt bezogen auf den Beton zum Gehalt bezogen auf den Zement über eine zusätzliche Analyse oder durch Abschätzung durchgeführt. Als Ergänzung zum Standardverfahren wurde in der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung das LIBS- Verfahren (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) für die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Baustofen im Labor seit einigen Jahren erfolgreich eingesetzt. In einem vom Bundeswirtschatsministerium geförderten Projekt sollten die sich ergänzenden Kompetenzen eines Forschungspartners (BAM), eines Geräteherstellers (SECOPTA analytics GmbH) und eines potentiellen Anwenders (Ingenieurbüro Specht, Kalleja und Partner) in die Entwicklung eines mobilen LIBS Gerätes (BauLIBS) eingehen. Dieser Artikel stellt das Messprinzip und seine wesentlichen Vorteile vor, gibt einen Überblick über das entwickelte mobile LIBS-Gerät und seine Leistungsparameter. Anschließend werden einige erfolgreiche Anwendungsbeispiele zur Untersuchung von Schädigungsprozessen direkt an der Beton-Infrastruktur vorgestellt und ein Ausblick auf zuküntige Entwicklungen gegeben. Das BauLIBS-Gerät liefert dem sachkundigen Planer Daten für die Bewertung des Istzustandes von Bauwerken unserer Infrastruktur durch die zweidimensionale Erfassung von Elementverteilungen. Typische Anwendungen sind die Erfassung von Chlor, Schwefel, Kohlenstof, Natrium, Kalium und Lithium in Beton oder als Qualitätssicherung der Nachweis der mit einem Marker versehenen Tiefenhydrophobierung. KW - Mobiles LIBS KW - Beton KW - Chloride KW - Sulfate KW - Schädigung PY - 2018 VL - 160 IS - Juni 2018 SP - 46 EP - 50 PB - DGZfP CY - Berlin AN - OPUS4-46806 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias ED - Ludwig, H.-M. T1 - Schnelle quantitative Untersuchung von Elementverteilungen in Beton mittels LIBS N2 - Die Laserinduzierte Plasmaspektroskopie (engl.: Laser-induced Breakdown Spectroscopy, kurz: LIBS) ist eine Kombination aus Laserablation mittels eines energiereichen Laser-Pulses, der Erzeugung eines Plasmas auf der zu untersuchenden Oberfläche und dem quantitativen Nachweis der Elementzusammensetzung durch spektroskopische Untersuchung der vom Plasma emittierten Strahlung. Ein LIBS-Gerät liefert dem sachkundigen Planer Daten für die Bewertung des Ist-Zustandes von Bauwerken unserer Infrastruktur durch die zweidimensionale Erfassung von Elementverteilungen. Typische Anwendungen sind die Erfassung von Chlor, Schwefel, Kohlenstoff, Natrium, Kalium und Lithium in Beton oder als – Qualitätssicherung – der Nachweis der mit einem Marker versehenen Tiefenhydrophobierung. In Zusammenarbeit zwischen Industriepartnern und der BAM wurden ein Labor und ein mobiles LIBS-System für die Vor-Ort-Messungen entwickelt. Die Analyse erfolgt vollautomatisch. Die Ortsauflösung beträgt bis zu 0,1 mm x 0,1 mm. Es können Messflächen von 140 mm x 170 mm gescannt werden. Die Erstellung von 2D-Elementverteilungen im Beispiel unten benötigt weniger als 10 Minuten. T2 - ibausil - 20. Internationale Baustofftagung CY - Weimar, Germany DA - 12.09.2018 KW - LIPS KW - LIBS KW - Beton KW - Chlorid PY - 2018 SN - 978-3-00-059950-7 VL - 2 SP - 2380 EP - 2387 PB - F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, CY - Weimar AN - OPUS4-46779 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - Schnelle quantitative Untersuchung der Elementverteilungen im Beton mittels LIBS N2 - Die Laserinduzierte Plasmaspektroskopie (engl.: Laser-induced Breakdown Spectroscopy, kurz: LIBS) ist eine Kombination aus Laserablation mittels eines energiereichen Laser-Pulses, der Erzeugung eines Plasmas auf der zu untersuchenden Oberfläche und dem quantitativen Nachweis der Elementzusammensetzung durch spektroskopische Untersuchung der vom Plasma emittierten Strahlung. Ein LIBS-Gerät liefert dem sachkundigen Planer Daten für die Bewertung des Ist-Zustandes von Bauwerken unserer Infrastruktur durch die zweidimensionale Erfassung von Elementverteilungen. Typische Anwendungen sind die Erfassung von Chlor, Schwefel, Kohlenstoff, Natrium, Kalium und Lithium in Beton oder als – Qualitätssicherung – der Nachweis der mit einem Marker versehenen Tiefenhydrophobierung. In Zusammenarbeit zwischen Industriepartnern und der BAM wurden ein Labor und ein mobiles LIBS-System für die Vor-Ort-Messungen entwickelt. Die Analyse erfolgt vollautomatisch. Die Ortsauflösung beträgt bis zu 0,1 mm x 0,1 mm. Es können Messflächen von 140 mm x 170 mm gescannt werden. Die Erstellung von 2D-Elementverteilungen im Beispiel unten benötigt weniger als 10 Minuten. T2 - ibausil - 20. Internationale Baustofftagung CY - Weimar, Germany DA - 12.09.2018 KW - LIPS KW - Chlorid KW - LIBS KW - Beton PY - 2018 AN - OPUS4-46778 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - LIBS vom Labor zum Produkt (Laser induced Breakdown spectroscopy) N2 - Präsentation der Entwicklung des mobilen LIBS-Systems T2 - FA ZfP im Bauwesen der DGZfP CY - Berlin, Germany DA - 11.05.2017 KW - LIBS KW - Beton KW - Chlorid KW - Dauerhaftigkeit PY - 2017 AN - OPUS4-43198 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - SILAMARK – Qualitätssicherung einer Tiefenhydrophobierung vor-Ort N2 - Stahlbetonbauwerke der Verkehrsinfrastruktur sind nutzungsbedingt Expositionen ausgesetzt, die zu Schä-den an der Konstruktion führen können. Dabei ist in erster Linie die Einwirkung von tausalzhaltigen Wässern im Winter zu nennen, die durch den Beton kapillar und über Diffusionsvorgänge aufgenommen werden. Ein Weg, die kapillare Wasseraufnahme zu unterbinden, ist eine Tiefenhydrophobierung der Werkstoffoberflä-chen durch siliziumorganische Verbindungen. Die Wirksamkeit und die Dauerhaftigkeit dieser Tiefenhydro-phobierungen werden im Wesentlichen durch die Eindringtiefe und den Wirkstoffgehalt in der Betonrandzone bestimmt. Diese beiden Parameter gilt es also in der Qualitätssicherung zu überprüfen. Bisherige Verfahren zur Qualitätssicherung einer hydrophobierenden Maßnahme sind mit einer Bohrkernent-nahme verbunden, da die Analysen im Labor durchgeführt werden müssen. Andere Verfahren arbeiten zwar zerstörungsfrei und können am Objekt durchgeführt werden, liefern aber keine Informationen über die Ein-dringtiefe und die Wirkstoffverteilung. Das Fehlen eines geeigneten Qualitätssicherungs-Verfahrens hat eine breite praktische Anwendung der als technisch sehr leistungsfähig geltenden Tiefenhydrophobierungen bisher verhindert. Im Rahmen eines vom BMBF geförderten Forschungsvorhabens wurde ein Verfahren entwickelt mit dem direkt vor Ort das Vorhandensein der Tiefenhydrophobierung nachgewiesen und die Wirkstoffverteilung in der Betonrandzone detektiert werden kann. Da der chemische Kontrast einer Tiefenhydrophobierung zum Beton gering ist mussten „reaktive Marker“ entwickelt werden, die an das eigentliche Hydrophobierungsmittel chemisch gebunden wurden. Mit dem Verfahren der „Laser Induced Breakdown Spetroscopy“ (LIBS) konnte dann die Verteilung des als Marker verwendeten Elementes, und damit der Wirkstoffgehalt in der Betonrand-zone qualitativ und quantitativ bestimmt werden. Das Vorhaben SILAMARK wurde als Verbundprojekt unter Beteiligung der Sto SE & Co. KGaA, der Bundes-anstalt für Materialforschung und –prüfung, der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft (HsKa), der Aqua Stahl GmbH und der Specht Kalleja + Partner Beratende Ingenieure GmbH realisiert. T2 - Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. Tag der Forschung CY - Berlin, Germany DA - 13.10.2017 KW - Beton KW - Tiefenhydrophobierung KW - LIBS KW - Dauerhaftigkeit PY - 2017 AN - OPUS4-43196 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - Application of laser-induced breakdown spectroscopy for the chemical investigation of concrete infrastructure N2 - The majority of the built infrastructure is made of concrete, which is a multiphase system made of cement, aggregates, water and pores (every year nearly 4 billion tons of cement are produced which is largest mass flow generated by mankind). Concrete is often used in combination with steel as reinforced concrete. Environmental influences, especially the ingress of harmful ions in combination with the ingress of water, trigger different damage processes which reduce the designed lifetime of a structure. The ingress of chlorides from de-icing salt or sea water leads to corrosion of the reinforcement. Also the carbonation of the concrete may trigger the corrosion of the reinforcement. The ingress of alkalis from de-icing salts may cause the expansion of the amorphous silica aggregates (alkali-silica reaction) through formation of a swelling gel of calcium silicate hydrate if water is present. The ingress of sulfates may cause spalling of the concrete surface due to ettringite formation. For the standard procedure in civil engineering cores are taken, cut in slices, grinded and the obtained homogenized powder is solved in acid and investigated by standard procedures. BAM has developed the LIBS technique for the 2D evaluation of the chemical composition of concrete [1-11]. The technique is established for automated laboratory use with high numbers of samples to investigate transport processes of harmful species (Cl-, CO2, SO42- and alkalis) in concrete. Information about ingress depth and the quantitative values are important to estimate the remaining lifetime of the infrastructure. LIBS is a surface technique. To get information about the ingress depth, a core has to be taken and cut in the middle. The measurements are carried out at the cross section. The main advantages of LIBS are the direct measurement on the surface of the concrete, fast analysis (sample rate 100 Hz) with a spatial resolution of up to 100 µm, the consideration of the heterogeneity of the concrete and the possibility of automated measurements which save a lot of manpower and time. As an example the investigation of ingress profiles for standard diffusion and migration tests in civil engineering takes hours in comparison to just a few minutes using LIBS. At the same time a 2D-evaluation provides information about hot spots of elemental concentration which may not be found by standard methods. Ingress of chlorides due to a crack in a repair mortar. Left: Photo of the cross section of a concrete core and the surface investigated by LIBS (area 70 mm x 70 mm). Right: Color coded chlorine intensity on the cross section of a concrete core, dark red represents high chlorine content. The state of the art of LIBS technique for applications in civil engineering will be presented, including typical results of 2D investigation of concrete in laboratory. The performance is also demonstrated by examples for onsite applications using a mobile LIBS system. The road map to standardization is presented as well. T2 - Optics and photonics international congress - Laser Solutions for Space and the Earth CY - Yokohama, Japan DA - 18.04.2017 KW - LIBS KW - Beton KW - On-site KW - Chloride PY - 2017 AN - OPUS4-43199 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Schaurich, Dieter A1 - Wiggenhauser, Herbert ED - Leeman, C.M. T1 - Laser-induced breakdown spectroscopy for fast analysis of ingress profiles of ions on concrete N2 - An increasing number of reinforced concrete structures, often components of transportation infrastructure, suffer from deterioration, e. g. freeze-thaw effects or corrosion. De-icing salts, which have beenintensively used in the last decades, may cause pitting corrosion at the reinforcement following the Penetration of chloride ions. The penetration of alkaline ions may also influence the alkali silica reaction (ASR) of highway structures. For the application at building materials a relatively new method, the laser induced breakdown spectroscopy (LIBS), was used to determine element distributions and ingress profiles of ions on concretespecimens. LIBS is a testing method which complements the Standard Chemical methods. It is able to measure directly on an optical accessible surface of a specimen. The time needed for sample preparation and measurement is low. The described setup allows repeatable automated measurements at a high number of specimens. The results presented here, show how the heterogeneity of the material can be qualified and how the errors caused by the sampling procedure can be minimised. A mobile setup is available for on site element analysis. Following the results taken at laboratory samples, concrete samples obtained from parking decks and cores taken at highways are presented. The distribution of the characteristic ions and/or the Ingress characteristic of damaging substances are determined. T2 - NDE/NDT for highways and bridges - Structural materials technology -SMT- CY - New York City, NY, USA DA - 21.08.2012 KW - Beton KW - Laser Induced Breakdown Spektroskopie PY - 2012 SN - 978-1-57117-235-8 SP - 384 EP - 391 AN - OPUS4-27528 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Bollmann, K. A1 - Lyhs, P. A1 - Molkenthin, A. A1 - Wilsch, Gerd A1 - Goldschmidt, Sebastian ED - Stark, J. T1 - Untersuchung von Betonflächen mittels Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) zur Klärung möglicher Prüfartefakte bei der Prüfung des Frost-Tausalz-Widerstandes T2 - 17. Ibausil - Internationale Baustofftagung CY - Weimar, Germany DA - 2009-09-23 KW - Beton KW - Dauerhaftigkeit KW - Abwitterung KW - CDF-Test KW - LIBS KW - Alkalien PY - 2009 SN - 978-3-00-027265-3 IS - Paper 2.101 SP - 1 EP - 6 CY - Weimar AN - OPUS4-20649 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Bruns, M. A1 - Raupach, M. A1 - Balzer, H. A1 - Gehlen, D. A1 - Noll, R. A1 - Wilsch, Gerd A1 - Taffe, Alexander ED - Susanne Gieler-Breßmer, T1 - Bildgebende Laseranalyse der Chlorid- und Sulfatverteilung in Beton T2 - 3. Kolloquium Verkehrsbauten - Schwerpunkt Parkhäuser/Brücken CY - Ostfildern, Deutschland DA - 2008-01-29 KW - LIBS KW - Beton KW - Alkali-Kieselsäure Reaktion KW - Tausalz KW - Ionen Transport PY - 2008 SN - 3-924813-72-8 IS - Tagungshandbuch 2008 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-18654 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Molkenthin, André A1 - Schaurich, Dieter A1 - Taffe, Alexander A1 - Weritz, Friederike T1 - Chlorid- und Sulfatanalyse mit LIBS - vom Laborverfahren zum Baustellengerät T2 - Fachtagung Bauwerksdiagnose 2008 - Praktische Anwendungen Zerstörungsfreier Prüfungen und Zukunftsaufgaben CY - Berlin, Deutschland DA - 2008-02-21 KW - LIBS KW - Beton KW - Bewehrungskorrosion KW - Chlorid KW - Sulfat PY - 2008 SN - 978-3-940283-08-5 N1 - Serientitel: Berichtsband der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung – Series title: Berichtsband der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung IS - 112 SP - 1 EP - 8 PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-18653 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Molkenthin, André A1 - Weritz, Friederike A1 - Schaurich, Dieter A1 - Wilsch, Gerd T1 - Imaging of cation and anion transport in building materials by laser-induced breakdown spectroscopy T2 - 5th International Essen Workshop "Transport in Concrete - Nanostructure and Macrostructure" (TRANSCON 07) CY - Essen, Deutschland DA - 2007-06-11 KW - LIBS KW - Beton KW - Alkali-Kieselsäure Reaktion KW - Tausalz KW - Ionen Transport PY - 2007 SN - 978-3-931681-88-3 SP - 117 EP - 126 PB - Aedificatio Verl. CY - Essen AN - OPUS4-18634 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Molkenthin, André A1 - Wilsch, Gerd ED - Susanne Gieler-Breßmer, T1 - Alkalimetalle - der gefährliche Partner der Chloride, neueste Erkenntnisse über Kationen aus Taumitteln T2 - 3. Kolloquium Verkehrsbauten - Schwerpunkt Parkhäuser/Brücken CY - Ostfildern, Deutschland DA - 2008-01-29 KW - LIBS KW - Beton KW - Alkali-Kieselsäure Reaktion KW - Tausalz KW - Ionen Transport PY - 2008 SN - 3-924813-72-8 IS - Tagungshandbuch 2008 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-18633 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Molkenthin, André A1 - Wilsch, Gerd A1 - Weritz, Friederike A1 - Taffe, Alexander A1 - Schaurich, Dieter T1 - Visualisierung des Anionen- und Kationentransportes sowie die Quantifizierung des Cl- und S-Gehaltes mittels Laserinduzierter Breakdown-Spektroskopie (LIBS) KW - LIBS KW - Beton KW - Alkali-Kieselsäure Reaktion KW - Tausalz KW - Ionen Transport KW - Chlorid KW - Sulfat PY - 2007 SN - 0514-2946 VL - 1 SP - 30 EP - 33 CY - Wien, Österreich AN - OPUS4-18632 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Weritz, Friederike A1 - Taffe, Alexander A1 - Schaurich, Dieter A1 - Wilsch, Gerd T1 - Praktische Anwendungen der Laser-Induzierten Plasma Spektroskopie im Bauwesen - Fallstudien an einem Klärbehälter und einem Parkdeck T2 - DGZfP-Fachtagung Bauwerksdiagnose "Praktische Anwendungen Zerstörungsfreier Prüfungen" CY - Berlin, Deutschland DA - 2006-02-22 KW - LIBS KW - Beton PY - 2006 SN - 3-931381-71-4 SP - 1(?) EP - 9(?) PB - DGZfP CY - Berlin AN - OPUS4-12208 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Wilsch, Gerd A1 - Weritz, Friederike ED - Cziesielski, E. T1 - Anwendung der Laser-Induzierten Breakdown Spektroskopie (LIBS) im Bauwesen KW - LIBS KW - Spektroskopie KW - Beton KW - Zementanalyse PY - 2004 SN - 3-433-01705-0 SP - 386 EP - 393 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-6066 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Weritz, Friederike A1 - Wilsch, Gerd ED - Cziesielski, E. T1 - Einsatz der Laser-Induzierten Breakdown Spektroskopie (LIBS) zur Bestimmung des Chloridgehaltes in Beton KW - LIBS KW - Spektroskopie KW - Chlorid-Bestimmung KW - Beton KW - Tiefenprofil PY - 2004 SN - 3-433-01705-0 SP - 393 EP - 397 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-6065 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -