TY - JOUR A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Ritzer, Tobias A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Combining Signal Features of Ground-Penetrating Radar to Classify Moisture Damage in Layered Building Floors N2 - To date, the destructive extraction and analysis of drilling cores is the main possibility to obtain depth information about damaging water ingress in building floors. The time- and costintensive procedure constitutes an additional burden for building insurances that already list piped water damage as their largest item. With its high sensitivity for water, a ground-penetrating radar (GPR) could provide important support to approach this problem in a non-destructive way. In this research, we study the influence of moisture damage on GPR signals at different floor constructions. For this purpose, a modular specimen with interchangeable layers is developed to vary the screed and insulation material, as well as the respective layer thickness. The obtained data set is then used to investigate suitable signal features to classify three scenarios: dry, damaged insulation, and damaged screed. It was found that analyzing statistical distributions of A-scan features inside one B-scan allows for accurate classification on unknown floor constructions. Combining the features with multivariate data analysis and machine learning was the key to achieve satisfying results. The developed method provides a basis for upcoming validations on real damage cases. KW - Radar KW - Material Moisture KW - Non-destructive testing KW - Signal Features KW - Civil Engineering KW - Machine Learning PY - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-533606 VL - 11 IS - 19 SP - 8820 PB - MDPI AN - OPUS4-53360 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Ritzer, Tobias A1 - Kruschwitz, Sabine ED - Littmann, K. T1 - Zerstörungsfreie Lokalisierung von Flüssigwasser in Fußböden durch Kombination von Radar und Neutronensonde N2 - Das Neutronensondenverfahren wird bereits seit vielen Jahren erfolgreich zur Eingrenzung und Quantifizierung auftretender Feuchteschäden an Fußböden eingesetzt. Hierzu bedarf es jedoch einer Vielzahl zerstörender Sondierungsbohrungen, welche die gewonnenen Messdaten kalibrieren und eine Tiefenzuordnung des Flüssigwassers zulassen. Dadurch entsteht ein zeitlicher und finanzieller Aufwand, der durch den parallelen Einsatz des elektromagnetischen Radarverfahrens vermieden werden könnte. Mit seiner hohen Sensitivität für Wasser bietet diese Messmethode die Möglichkeit der vertikalen Lokalisierung von Feuchte, was zu einer automatisierten Klassifizierung typischer Schadensfälle beitragen soll. In einem laufenden Forschungsvorhaben werden in systematischen Laborstudien gängige Schadensfälle an häufig anzutreffenden Fußbodenaufbauten simuliert und deren Einfluss auf die genannten Verfahren untersucht. Hierbei kommen Zement- und Anhydritestriche, sowie unterschiedliche Dämmmaterialen mit variierenden Schichtdicken zum Einsatz. Wesentlicher Bestandteil der Auswertung ist die Extraktion signifikanter Signalmerkmale des Radarverfahrens, welche Rückschlüsse auf den Schadensfall und ggf. die Wassermenge zulassen. Weiterführend sollen die Kombinationsmöglichkeiten der verschiedenen Signalmerkmale und der Neutronensondendaten durch Methoden der multivariaten Datenauswertung und des maschinellen Lernens geprüft werden. Die Unabhängigkeit gegenüber wechselnden Schichtdicken und Materialien steht hierbei besonders im Fokus und soll anhand der erzielten Ergebnisse evaluiert werden. T2 - 10. Kolloquium Industrieböden - Fachtagung über stark beanspruchte Bodenkonstruktionen CY - Esslingen, Germany DA - 03.03.2020 KW - Radar KW - Feuchte KW - Neutronensonde PY - 2020 SN - ISBN 978-3-8169-8505-1 (ePDF) SN - ISBN 978-3-8169-3505-6 (Print) SP - 179 EP - 185 PB - Expert Verlag CY - Tübingen AN - OPUS4-50589 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Ritzer, Tobias A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Nondestructive determination of moisture damage in layered building floors N2 - In this ongoing research project, we study the influence of moisture damage on Ground Penetrating Radar (GPR) in different floor constructions. For this purpose, a measurement setup with interchangeable layers is developed to vary the screed material (cement or anhydrite) and insulation material (glass wool, perlite, expanded and extruded polystyrene), as well as the respective layer thickness. The evaluation of the 2 GHz common-offset radar measurements is focused on the extraction of distinctive signal features that can be used to classify the underlying case of damage without any further information about the hidden materials or layer thicknesses. In the collected dataset, we analyze the horizontal distribution of A-scan features in corresponding B-scans to detect water in the insulation layer. Furthermore, possible combinations of these features are investigated with the use of multivariate data analysis and machine learning (logistic regression) in order to evaluate the mutual dependencies. In this study, the combination of an amplitude- and frequency-based feature achieved an accuracy of 93.2 % and performed best to detect a damage in floor insulations. T2 - 18th International Conference on Ground Penetrating Radar CY - Meeting was canceled DA - 14.07.2020 KW - Radar KW - Feuchte KW - Moisture KW - Building floors PY - 2020 U6 - https://doi.org/10.1190/gpr2020-045.1 SN - 2159-6832 SP - 164 EP - 167 AN - OPUS4-51575 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ritzer, Tobias A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Radarwellen und Neutronenstrahlung - Die Lösung für den Großschaden? Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt zur Feuchtebestimmung von schwimmenden Bodenaufbauten N2 - Die Idee des Dissertationsprojekts ist der parallele Einsatz des Radarverfahrens und der Neutronensonde zur Lokalisierung von Feuchteschäden in Fußbodenaufbauten. Hierbei soll die integrale Messweise der Neutronensonde durch die vertikale Information des Radarsignals ergänzt werden, um zukünftig auf zerstörende Sondierungsbohrungen verzichten zu können. Primäres Ziel ist eine automatisierte und zerstörungsfreie Klassifizierung und Quantifizierung verschiedener Schadensfälle im Fußboden, welche zur Abschätzung und Auswahl des Sanierungsaufwands dienen soll. In systematischen Laborstudien an modular aufgebauten Referenzprobekörpern werden die Nachweisgrenzen der beiden Verfahren für unterschiedliche, häufig anzutreffende Fußbodenaufbauten untersucht. Hierfür wurde ein Satz verschiedenster Estrichprobekörper gefertigt und deren Hydratisierungsprozess gravimetrisch und mit den benannten Feuchtemessverfahren beobachtet. In der laufenden Auswertung konnten bereits signifikante Signalmerkmale der Radarmessungen extrahiert, sowie dessen Korrelation zum Feuchteverlauf der Proben gezeigt werden. Der modulare Aufbau der Fußbodenschichten zur Simulation von gängigen Feuchteschäden folgt im Anschluss. Über Datenfusion und Signalverarbeitung sollen so innovative Auswertungsansätze entwickelt und deren Validität an realen Schadensfällen geprüft werden. T2 - Messekongress Schadenmanagement und Assistance CY - Leipzig, Germany DA - 26.03.2019 KW - Radar KW - Neutronensonde KW - Feuchte KW - Schichtaufbau PY - 2019 AN - OPUS4-47684 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Ritzer, Tobias A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - GPR Dataset of Moisture Measurements on Building Floors in Laboratory and On-Site N2 - Related work Laboratory Study: Combining Signal Features of Ground-Penetrating Radar to Classify Moisture Damage in Layered Building Floors https://doi.org/10.3390/app11198820 On-Site Study: TBA Doctoral Thesis: Non-destructive classification of moisture deterioration in layered building floors using ground penetrating radar https://doi.org/10.14279/depositonce-19306 Measurement Parameters The GPR measurements were carried out with the SIR 20 from GSSI and a 2 GHz antenna pair (bandwidth 1 GHz to 3 GHz) in common-offset configuration. Each B-Scan consists of N A-Scans, each including 512 samples of a 11 ns time window. Survey lines were recorded with 250 A-Scans/ meter, which equals a 4 mm spacing between each A-Scan No Gains were applied. Folder Description: Lab_dry, Lab_insulDamage, Lab_screedDamage - each contain 168 Measurements (B-Scans) in .csv on 84 dry floors, floors with insulation damage and screed damage. - each floor setup was measured twice on two orthogonal survey lines, indicated by _Line1_ and _Line2_ in the file name. - the file names encode the building floor setup e.g. CT50XP100 describes a 50 mm cement screed with 100 mm extruded polystyrene below - the material codes are CT: cement screed, CA: anhydrite screed, EP: expanded polystyrene, XP: extruded polystyrene, GW: glass wool, PS: perlites further information can be found in the publication https://doi.org/10.3390/app11198820 OnSite_ - 5 folders containing B-Scans on 5 different practical moisture damages - the building floor setup is encoded according to the lab with an additional measurement point numbering at the start and a damage case annotation at the end of the file name with _dry, _insulationDamage and_screedDamage File Description: B-Scans, Measurement files - no header - dimension: 512 x N data point with N beeing the number of A-Scans including 512 samples of a 11 ns time window. - survey lines were recorded with 250 A-Scans/ meter, which equals a 4 mm spacing between each A-Scan Moisture References - Moist_Reference of On-Site Locations include the columns MeasPoint: Measurement point, wt%Screed: moisture content of screed layer in mass percent; wt%Insul: moisture content of insulation layer in mass percent. References were obtained by drilling cores with 68 mm diameter in the center of each survey line. - Moist_Reference_Screed of Lab data include the columns Screed: Screed material and thickness in mm, wt%Screed moisture content of screed layer in mass percent - Moist Reference_Insul of Lab data include the columns Insulation: Insulation material and thickness in mm, water addition in l: water added to the insulation layer in liters, V%Insulation: water added to the insulation layer in volume percent, RH%: resulting relative humidy in the insulation layer during measurement. These References are only avaible for Lab measurements on insulation damages. KW - GPR KW - Material Moisture KW - Building Floors KW - Laboratory KW - On-Site PY - 2024 U6 - https://doi.org/10.5281/zenodo.10776684 PB - Zenodo CY - Geneva AN - OPUS4-59609 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -