TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Voland, Katja A1 - Meng, Birgit ED - Ludwig, H.-M. T1 - AKR unter kombinierten Einwirkungen - Rissbildungs- und Transportmechanismen N2 - ln den letzten Jahren sind im deutschen Bundesautobahnnetz verstärkt Schäden an Betonfahrbahndecken aufgetreten, die mit einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Verbindung gebracht werden. Die damit einhergehende oft drastische Reduzierung der Nutzungsdauer der Betonfahrbahndecke führte zu einer starken Intensivierung der Forschung auf diesem Gebiet. Zentraler Forschungsgegenstand war bisher neben der Suche nach geeigneten präventiven betontechnologischen Maßnahmen vor allem die Entwicklung performanceorientierter Prüfverfahren zur AKR-Prävention. Dabei wurden insbesondere die klimatischen Einwirkungen auf die Betonfahrbahndecke und der externe Alkalieintrag zeitraffend simuliert. Die zusätzlich interagierenden mechanischen Einwirkungen aus dem Verkehr fanden bisher keine Berücksichtigung. Vor diesem Hintergrund verfolgt die 2011 eingerichtete und 2015 um weitere drei Jahre verlängerte DFG-Forschergruppe 1498 u. a. das Ziel, den Einfluss einer mechanisch induzierten Vorschädigung (Ermüdungsbeanspruchung) auf den AKR-Schädigungsprozess zu klären. Die hierfür erforderliche Beschreibung der vielfältigen interagierenden Schädigungs- und Transportprozesse erfordert eine enge Verknüpfung von Experimenten mit einer mehrskaligen Modellierung. Die experimentelle Basis bildet die mechanische Vorschädigung (Ermüdung) großformatiger Balken aus einem Fahrbahndeckenbeton mit einem erhöhten AKR-Schädigungspotenzial. Aus diesen Balken werden nach der Ermüdungsbeanspruchung kleinformatige Probekörper gewonnen, an denen die Auswirkungen der mechanischen Vorschädigung auf das Betongefüge und die interagierenden Transport- und Schädigungsprozesse analysiert werden. Das Teilprojekt der SAM hat in diesem Kontext die Aufgabe, ganzheitlich die Rissbildungsprozesse und den interagierenden Eintrag bzw. Auslaugung der Alkalien von der mechanisch induzierten Vorschädigung bis zum AKR-Schädigungsprozess in enger Abstimmung mit den Forschungspartnern zu untersuchen. Den Schwerpunkt dieses Beitrags bildet die Charakterisierung der Rissbildungsprozesse durch die mechanische Vorschädigung und ihrer Auswirkungen auf die interagierenden Transportprozesse. Das schließt die Vorstellung der hierfür angewandten innovative Prüftechniken und Prüfmethodologien ein. T2 - 19. Ibausil - Internationale Baustofftagung CY - Weimar, Germany DA - 16.09.2015 KW - Betonfahrdecke KW - Ermüdung KW - Transportprozess KW - Ultraschall KW - Schallemissionsanalyse KW - Computertomografie KW - Laser-induced breakldown spectroscopy PY - 2015 SN - 978-3-00-050225-5 VL - 1 SP - 1 - 1461 EP - 1 - 1471 AN - OPUS4-34864 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 - Weise, Frank A1 - Voland, Katja A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Meinel, Dietmar ED - Drimalas, T. ED - Ideker, J.H. ED - Fournier, B. T1 - Innovative measurement techniques for characterising internal damage processes in concrete due to ASR N2 - This paper describes an innovative, non destructive measurement methodology that has already been successfully applied. For the first time a combination of continuous recording of length change, acoustic emission and ultrasonic velocity as well as discontinuous 3-dimensional micro X-ray computed tomography (µ-3DCT) measurements has been carried out. This unique combination of innovative measurement techniques enables a continuous monitoring of internal damage processes in concrete samples due to theASR. Three phases of the ASR process have been observed in both types of concrete storage by application of the above mentioned continuous methods. In the beginning the hydration of concrete dominates, followed by the crack formation due to the ASR and finally the occurred cracks are presumably filled with reaction products. Moreover, the formation of cracks can be temporally and spatially visualized by µ-3D-CT. Microscopic analysis confirm the µ-3D-CT results. T2 - 14th ICAAR - International conference on alkali aggregate reaction CY - Austin, TX, USA DA - 20.05.2012 KW - Fog chamber KW - Concrete prism test KW - Length change KW - Acoustic emission KW - Ultrasonic velocity KW - µ-3D-CT PY - 2012 IS - 021811-WEIS SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-26053 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - Wiedmann, A. A1 - Voland, Katja A1 - Kotan, E. A1 - Ehrig, Karsten A1 - Müller, Harald S. T1 - Auswirkungen von Ermüdungsbeanspruchungen auf Struktur und Eigenschaften von Fahrbahndeckenbeton N2 - Ausgehend von der Zielsetzung der DFG-Forschergruppe 1498, die Einflüsse auf den AKR-Schädigungsprozess in Fahrbahndecken aus Beton grundlegend zu klären, sind zwei aufeinander aufbauende Untersuchungsschwerpunkte Gegenstand dieses Beitrags. Im ersten Schwerpunkt wurden die prüftechnischen Voraussetzungen für die Charakterisierung der Degradation und damit der Rissbildung im Fahrbahndeckenbeton durch die Vorschädigung infolge von Ermüdungsbeanspruchungen geschaffen. Realisiert wurde dies durch die Implementierung und Optimierung eines Monitoringsystems im zyklischen 4-Punkt-Biegeversuch zur simultanen Erfassung der Rissbildung im großformatigen Schwingbalken. Zusätzlich wurde die Röntgen-3D-Computertomografie für die hochauflösende räumliche quantitative Rissanalyse in den Bohrkernen aus den Schwingbalken ohne und mit Vorschädigung weiterentwickelt. Im zweiten Untersuchungsschwerpunkt wurde mittels vielfältiger Experimente an kleinformatigen Probekörpern aus dem Schwingbalken gezeigt, dass durch die Ermüdungsbeanspruchung die bruchmechanischen Materialkennwerte des Betons zum Teil eine signifikante Veränderung erfahren. Based on the objective of the DFG (German research foundation) funded research group 1498 to clarify the influences on the ASR damage process, this paper deals with two focuses of investigation. In the first focus the technical requirements for the characterisation concerning the degradation and the formation of cracks in concrete pavements by the pre-damage as a result of fatigue loading were created. This was realized by the implementation and the optimisation of a monitoring system in the cyclic four point bending test to capture simultaneously the formation of cracks in the beam under sinusoidal bending load. In addition, the X-ray 3D-computed tomography was enhanced for the high-resolution quantitative spatial crack analysis in the drilling cores extracted of the beam under sinusoidal bending load without and with a pre-damage. Building on the first focus, in the second focus of investigation a significant change of the fracture-mechanical properties of the concrete as a result of fatigue loading has been demonstrated in numerous experiments using small specimens extracted from the beam under sinusoidal bending load. KW - Beton KW - CT KW - ROI KW - Risserkennung PY - 2015 DO - https://doi.org/10.1002/best.201400096 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 110 IS - 1 SP - 22 EP - 33 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-32517 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Voland, Katja A1 - Weise, Frank T1 - Application of innovative measurement techniques for monitoring of ASR induced damage processes in concrete T2 - 8th fib International PhD symposium in civil engineering CY - Lyngby, Denmark DA - 2010-06-20 KW - Alkali-silica reaction KW - 40°C fog chamber KW - 60°C concrete prism test KW - Acoustic emission KW - Ultrasonic velocity KW - mu-3D-CT PY - 2010 SN - 9788778773012 SP - 629 EP - 634 AN - OPUS4-21631 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - Voland, Katja A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Meinel, Dietmar T1 - Analyse AKR-induzierter Schädigungsprozesse in Beton - Einsatz innovativer Prüftechniken T1 - Analysis of ASR-induced damage processes in concrete Application of innovative measurement techniques N2 - Zur Beurteilung der Alkaliempfindlichkeit der Gesteinskörnung finden normativ der Betonversuch mit Nebelkammerlagerung bei 40 °C und alternativ der 60 °C-Betonversuch Anwendung. Als Beurteilungskriterium für den Schädigungsprozess wird bei beiden Verfahren die an Betonprismen diskontinuierlich ermittelte Dehnung herangezogen. Auch bei den zusätzlich in der Nebelkammer gelagerten Würfeln beschränkt sich die Schadensanalyse auf eine diskontinuierliche Verfolgung der maximalen Breite der Oberflächenrisse. Im Rahmen des Beitrags wird eine neuartige, bereits erfolgreich erprobte zerstörungsfreie Prüfmethodik vorgestellt. Diese ermöglicht durch eine gleichzeitige kontinuierliche Dehnungs-, Schallemissions- und Ultraschallmessung eine kontinuierliche Verfolgung der inneren Gefügeveränderungen in den Betonprüfkörpern während der AKR-provozierenden Lagerung. Dabei wurden drei zeitlich aufeinanderfolgende Phasen der inneren Gefügeveränderung mit einer Dominanz von Hydratation, Rissbildung sowie vermutlicher Rissverfüllung mit Reaktionsprodukten identifiziert. Die ablaufenden Rissbildungsprozesse wurden zusätzlich mit diskontinuierlich durchgeführten röntgentomografischen Untersuchungen zeitlich und räumlich visualisiert. Die CT-Befunde wurden durch mikroskopische Untersuchungen bestätigt. N2 - The alkali-reactive potential of aggregates is assessed according to the German guidelines by two different test methods. These are the 40 °C fog chamber storage and as an alternative method the 60 °C concrete prism test. In both tests, the discontinuously measured expansion of ASR-generating stored concrete prisms is used as criterion for the internal Damage process. The damage analysis of the cubes additionally stored in the 40 °C fog chamber is also restricted to the discontinuous measurement of the crack width on the cubes surfaces. This paper describes an innovative, already successfully applied, non-destructive measurement methodology. This methodology enables a continuous monitoring of the internal damage processes in ASR-generating stored concrete specimens due to a continuous recording of expansion, acoustic emission and ultrasonic velocity. Thereby, three sequent phases of internal structural changes dominated by hydration, crack formation and filling of the cracks with ASR-gel and/or other reaction products can be detected. The crack formation wastemporally and spatially visualised by discontinuously applied X-ray computed tomography measurements. Microscopic analyses confirm the findings of the X-ray 3D-CT. KW - Beton KW - Frost- und Frost-Tausalz-Prüfung KW - CIF- und CDF-Prüfung KW - Röntgen-3D-CT KW - Photogrammetrie PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1002/best.201200049 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 107 IS - 12 SP - 1 EP - 11 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-27041 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -