TY - CONF A1 - Voland, Katja A1 - Weise, Frank A1 - Meng, Birgit ED - Rogge, A. ED - Meng, B. T1 - Untersuchung des Einflusses der Gefügedichte von Betonen auf die AKR mit neuartiger Prüftechnik T2 - 52. DAfStb-Forschungskolloquium CY - Berlin, Deutschland DA - 2011-11-07 KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Nebelkammerlagerung bei 40° C KW - 60° C-Betonversuch KW - Dehnungsmessung KW - Schallemissionsanalyse KW - Ultraschallgeschwindigkeit KW - mu-3D-CT PY - 2011 SN - 978-3-9814281-0-0 SP - 86 EP - 95 PB - BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-25199 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Weise, Frank A1 - Meng, Birgit A1 - Rogge, Andreas T1 - Vom Baustoff zum sicheren Bauwerk: Einsatz der Schallemissionsanalyse in der Bauabteilung der BAM N2 - Seit 2006 wird die Schallemissionsanalyse (SEA) in der Abteilung 7 Bauwerkssicherheit der BAM genutzt, um Gefügeveränderungen in Betonen zu untersuchen. Dabei haben sich bis heute im Wesentlichen folgende vier Forschungsbereiche herauskristallisiert: Hydratation Während der Hydratation von Beton ist eine ausgeprägte Schallemissionsaktivität zu beobachten, anhand derer der Hydratationsverlauf nachvollzogen werden kann. Zur Aufklärung der Quellmechanismen der Schallemissionen besteht noch weiterer Forschungsbedarf. Des Weiteren kann mit Hilfe der SEA die frühe Rissbildung in Betonen, hervorgerufen durch autogenes oder plastisches Schwinden, analysiert werden. Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) Bei der AKR handelt es sich um eine Reaktion alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen mit den Alkalien des Betons bzw. mit extern, z.B. durch Tausalze, zugeführten Alkalien. Dabei werden um die oder in der Gesteinskörnung quellfähige Gele gebildet, die zu einer völligen Zerstörung des Gefüges führen können. Mit der SEA können die Rissbildung detektiert und somit die Schädigungsphasen im Verlauf der AKR identifiziert werden. Brandverhalten Unter Brandeinwirkung platzt die Oberfläche gefügedichter Hochleistungsbetone explosionsartig ab. Um dies zu verhindern und somit den Feuerwiderstand von Bau-teilen aus Hochleistungsbeton zu erhöhen, werden dem Beton Polypropylenfasern beigemischt. Das Schmelzen der Fasern bei einer Temperaturerhöhung trägt zu einer erhöhten Mikrorissbildung bei, die einen Spannungsabbau ermöglicht. Die SEA konnte erfolgreich eingesetzt werden, um diesen Wirkmechanismus der Fasern nachzuweisen und weiter aufzuklären. Ermüdungsverhalten Durch die hohen zyklischen Lasten, für die Türme und Fundamente von Windkraft-anlagen ausgelegt werden müssen, gewinnen gesicherte Kenntnisse über das Ermüdungsverhalten von Betonen an Bedeutung. Mit der SEA ist es bei hochzyklischen Belastungsversuchen an Betonen möglich, den Schädigungsgrad im Verlauf der Beanspruchung zu bestimmen. Die Schallemissionsaktivität eignet sich als Kriterium, um die Versuche bei vorab definierten Schädigungsgraden zu unterbrechen und so Proben für weitergehende Untersuchungen zu gewinnen. Diese Ergebnisse sollen perspektivisch für Überwachungssysteme für Betonbauwerke unter zyklischer Beanspruchung genutzt werden. T2 - 19. Kolloquium Schallemission - Statusberichte zur Entwicklung und Anwendung der Schallemissionsanalyse CY - Augsburg, Germany DA - 12.09.2013 KW - Bauwerkssicherheit KW - Schallemissionsprüfung KW - Beton KW - Hydratation KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Brandverhalten KW - Ermüdungsverhalten PY - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-300290 SN - 978-3-940283-51-1 N1 - Serientitel: DGZfP-Berichtsband – Series title: DGZfP-Berichtsband IS - 142 SP - 1 EP - 12 (Beitrag 10) PB - Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung CY - Berlin AN - OPUS4-30029 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Przondziono, R. A1 - Timothy, J.J. A1 - Nguyen, M. A1 - Weise, Frank A1 - Breitenbücher, R. A1 - Meschke, G. A1 - Meng, Birgit T1 - Vorschädigungen in Beton infolge zyklischer Beanspruchungen und deren Auswirkung auf Transportprozesse im Hinblick auf eine schädigende AKR N2 - Auf Grundlage der Zielsetzung der Forschergruppe 1498 beschäftigt sich dieser Beitrag mit den Auswirkungen einer zyklischen mechanischen Belastung im Vierpunktbiegeversuch auf das Transportverhalten in Betongefüge. Hierzu wurde zunächst die Degradation des Mikrogefüges mittels Ultraschallmessungen sowie rissmikroskopischen Untersuchungen an Dünnschliffen charakterisiert. Mit dem Ziel der numerischen Modellbildung wurden Untersuchungen zum Wassereindringverhalten durchgeführt. Es wurden u. a. das Wassereindringverhalten über die Zeit und der Einfluss von Vorschädigungen experimentell geprüft. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen zu den Einzelprozessen des Ionentransports in poröses Gefüge wurde ein mikromechanisches Mehrskalenmodell entwickelt, welches es ermöglicht, die Wirkung der Vorschädigung auf gekoppelte Feuchte- und Ionentransportprozesse vorherzusagen. Das Modell berücksichtigt die Topologie und räumliche Verteilung der Mikrorisse und deren Einfluss auf die Ionendiffusivität. Die numerische Simulation liefert bei anisotroper Verteilung der Mikrorisse eine erhöhte Alkali-Eindringtiefe. ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- According to the goals of the research group 1498, this paper deals with the effects of cyclic flexural loading in a four-point bending test on the fluid transport processes within a concrete structure. Therefore, the degradation of the microstructure is characterized through ultrasonic wave measurements as well as microscopic crack analysis. In order to numerically model these processes, experiments on the penetration behavior of water into the concrete were carried out. The penetration behavior over time as well as the influence of degradation on the water transport were investigated. To predict the influence of concrete degradation on alkali diffusivity, a multi-scale continuum micromechanics model is incorporated into the numerical model, which accounts for the topology and the three-dimensional distribution of microcracks. As expected, the numerical simulation predicts larger alkali-penetration in pre-damaged concrete. Regarding the micro-crack distribution, an anisotropic distribution of micro-cracks tangential to the direction of the alkali and water flux increases their penetration depth. KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Baustoffe KW - Degradation KW - Ionentransport KW - Mikromechanik KW - Modellierung KW - Straßenbeton KW - Transportprozesse KW - Vorschädigung KW - zyklische Belastung KW - Korrosion KW - Versuche KW - Fahrbahn KW - Cyclic loading KW - Transport process KW - Schädigende AKR KW - ASR damage PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/best.201400095 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 110 IS - 1 SP - 3 EP - 12 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-33039 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Giebson, C. A1 - Voland, Katja A1 - Ludwig, H.-M. A1 - Meng, Birgit T1 - Untersuchungen zur Alkali-Kieselsäure-Reaktion in vorgeschädigten Fahrbahndeckenbetonen N2 - In Betonbauteilen unter gleichzeitiger zyklischer Beanspruchung und externer Alkalizufuhr ist die Gefahr von Schäden infolge oder unter Mitwirkung einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) besonders hoch. Dies betrifft insbesondere Fahrbahndecken, bedingt durch den zunehmenden Schwerlastverkehr und den winterlichen Auftrag des Enteisungsmittels NaCl. Speziell die Rolle einer mechanischen Vorschädigung des Betons infolge der Verkehrsbeanspruchungen auf den Ablauf einer AKR ist dabei aber noch nicht in ausreichendem Umfang geklärt. Ein Teil der dazu seit 2012 durchgeführten Untersuchungen im Rahmen der DFG-Forschergruppe 1498 soll im Folgenden vorgestellt werden. Es zeigte sich, dass eine AKR in definiert mechanisch vorgeschädigten Betonprobekörpern mit alkalireaktiven Gesteinskörnungen und unter äußerer Alkalizufuhr vor allem früher beginnt als in äquivalenten Probekörpern ohne Vorschädigung. Grund dafür ist das schnellere und tiefere Eindringen von Wasser und insbesondere gelöstem NaCl in den Beton, wodurch Na-Ionen als Reaktionspartner für eine AKR früher und langfristig auch in größerer Menge verfügbar sind.------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ In concrete elements, simultaneously subjected to cyclic loadings and external alkalis, the risk for damages caused by or under participation of an alkali-silica reaction (ASR) is particularly high. This concerns especially concrete pavements due to the increasing heavy load traffic and the wintry application of NaCl deicer. Notably the role of a mechanical pre-damage of concrete caused by traffic loadings on the course of the ASR is largely unclear. A part of the investigations that has been conducted since 2012 into this issue within the scope of the DFG (German research foundation) funded research group 1498 shall be introduced in the following. It was evident that an ASR in defined mechanically pre-damaged concrete prisms with alkali-reactive aggregates and under an external supply of alkalis started earlier than in equal prisms without a pre-damage. The reason for this is the faster and deeper ingress of water and particularly of dissolved NaCl into the concrete, by what Na ions as reaction partner for an ASR are available earlier and, in the long-term, in greater amounts too. KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - AKR KW - Äußere Alkalizufuhr KW - Fahrbahndeckenbetone KW - Mechanische Vorschädigung KW - Versuche KW - Korrosion KW - Baustoff PY - 2015 U6 - https://doi.org/10.1002/best.201400094 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 110 IS - 1 SP - 13 EP - 21 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-32431 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Meng, Birgit A1 - Weise, Frank A1 - Voland, K. A1 - Krütt, Enno T1 - Ermüdungsbedingte Degradation und ihre Auswirkungen auf den Stofftransport in Fahrbahndeckenbeton N2 - Im Rahmen des Beitrags soll aufgezeigt werden, welchen Einfluss eine mechanisch induzierte Vorschädigung (Ermüdungsbeanspruchung) auf den Ablauf und die Intensität des AKR-Schädigungsprozesses hat. Dies erfordert eine ausführliche Beschreibung der vielfältigen interagierenden Schädigungs- und Transportprozesse und aufbauend eine enge Verknüpfung von Experimenten mit einer mehrskaligen Modellierung. Die experimentelle Basis bildete die mechanische Vorschädigung (Ermüdungsbeansprochung) großformatiger Balken aus einem Fahrbahndeckenbeton bei Einsatz alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen. Aus diesen großformatigen Balken wurden nach erfolgter Ermüdungsbeanspruchung kleinformatige Probekörper gewonnen. An diesen wurde detailliert untersucht wie sich die mechanische Vorschädigung auf das Betongefüge und die daraus resultierenden Transport- und Schädigungsprozesse auswirkt. Von der mechanisch induzierten Vorschädigung bis zum AKR Schädigungsprozess sollten in diesem Kontext die Rissbildungsprozesse und der interagierende Eintrag bzw. die Auslaugung der Alkalien ganzheitlich betrachtet werden. Der Beitrag fokussiert auf die Charakterisierung der infolge der mechanischen Vorschädigung induzierten Rissbildungsprozesse. Ferner wird detailliert auf die Auswirkungen der mechanischen Rissbildung auf den Stofftransport eingegangen. KW - Baustoffe KW - Beton KW - Dauerhaftigkeit KW - Ermüdung KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - AKR PY - 2017 SN - 978-3-00-056692-9 SP - 416 EP - 427 CY - Bochum AN - OPUS4-42970 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Krütt, Enno A1 - Meng, Birgit T1 - AKR unter kombinierten Einwirkungen - Rissbildungs- und Transportmechanismen N2 - Die vorstehend dargestellten Untersuchungen lassen sich wie folgt zusammenfassen: • Mit dem für die mechanische Vorschädigung entwickelten Versuchsstand und gewählten Prüfregime können die für die ermüdungsinduzierte Schadensevolution typische stabilisierende und stabile Phase in der auf Zug beanspruchten Betonrandzone gut abgebildet werden. So wurde dort zum Beispiel, ausgehend von dem hier gewählten praxisnahen Belastungsregime, mit Ultraschall in der Ruhephase durch das Trockenschwingen ein maximaler Abfall des relativen dynamischen E-Moduls von ca. 8 - 10 % ermittelt. • Mit aufbauenden kapillaren Aufsaugversuchen wurde gezeigt, dass die erzeugte Betondegradation zu einer moderaten Erhöhung der Aufnahme des Prüfmediums führt. • Zur Bewertung der Auswirkungen einer alleinigen Vorschädigung (Trockenschwingen) auf die schädigende AKR mittels Performance-Prüfung ist die Klimawechsellagerung aufgrund der einseitigen Tausalzbeaufschlagung am besten geeignet. Die hier ermittelten Dehnungsverläufe lassen auf einen moderaten Einfluss der mechanischen Vorschädigung auf die AKR schließen. • Die zusätzlich im Kontext der Nasschwingversuche durchgeführten 60°C Betonversuche zeigen, dass die zyklische Beanspruchung vor und nach dem Aufbringen der Tausalzlösung die schädigende AKR gleichfalls moderat erhöht. In derzeit laufenden ergänzenden Untersuchungen wird der separate Einfluss der ermüdungsinduzierten Rissbildung auf die schädigende AKR an homogen, stärker geschädigten Prüfkörpern mit einem hohen inneren AKR-Schädigungspotenzial im 60°C Betonversuch grundhaft analysiert. Zusätzlich wird gegenwärtig der Einfluss der degradierten Betonrandzone auf die Dehnungsverteilung an großformatigen Prüfkörpern über die Höhe im 40°C Betonversuch vertiefend für die makroskopische Modellierung untersucht. T2 - 20. Internationale Baustofftagung ibausil CY - Weimar, Germany DA - 12.09.2018 KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Tausalz KW - LIBS KW - MRFA KW - Nasschemie KW - ZfP PY - 2018 SN - 978-3-00-059950-7 SP - 1 EP - 13 AN - OPUS4-46174 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -