TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Moisture diffusion affected by the Knudsen effect in temporal changing pore networks N2 - Almost all building materials in civil engineering have an open porosity and interact with or are affected by the environmental conditions. Structures might suffer from effects such as moisture adsorption, carbonation, corrosion, penetration of salt ions and chemical substances, etc. In the hygroscopic range, these processes are mostly driven by diffusion. Due to the confinement of small pores ( 1 m), the Knudsen effect reduces the molecular diffusion. This reduction can become more significant in case of temporal changing pore systems because of physisorption of water vapor, carbonation, or chemisorption. In this study, unstabilised earth blocks and earth masonry are investigated. In a first step, the pore size distribution of the blocks is measured and sorption isotherms are recorded in experiments. Besides the ordinary physisorption, the involved clay minerals undergo swelling or shrinking due to chemisorption. The following two effects must be considered: first, the reduction of the available pore space by the adsorbed water layer. For this, the Hillerborg sorption theory is used, which is a combination of the well-known Brunauer-Emmett-Teller sorption theory and the Kelvin equation. This allows the computation of adsorbed water layers even in curved pore geometries. Second, the variation of the initial pore size distribution due to chemisorption needs to be modelled. Based on these two models, the effective diffusion coefficient can be predicted. For validation, arrays of relative humidity sensors were embedded into a free-standing earth masonry wall. This monitoring was carried out over more than a year to have a broad variety of environmental conditions and was located in Berlin, Germany. The prediction of the effective diffusion coefficient can also be transferred to other processes and allows the investigation of materials having temporarily changing pore systems. Examples are the carbonation of cementitious materials, alkali silica reaction, calcium leaching of long-lasting structures, etc. This effect becomes most prominent in the meso-pore range and might alter the effective diffusion coefficient by more than 100 %. T2 - 4th International Congress on Materials & Structural Stability CY - Rabat, Morocco DA - 08.03.2023 KW - Earth masonry KW - Material moisture KW - Molecular diffusion KW - Chemisoprtion KW - Knudsen effect KW - Physisorption PY - 2023 AN - OPUS4-57140 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Rissdetektion Spannbetonschwellen - Meilensteinpräsentation AP C.1 N2 - Vorhaben 8082: Spannbetonschwellen sollen mit Hilfe von akustischen Verfahren untersucht und der Zustand abgeleitet werden. Die Ergebnisse von Los C- Arbeitspaket 1 werden dem Deutschen Zentrum für Schienenforschung und Siemens Mobility vorgestellt. T2 - DZSF - Rissdetektion Spannbetonschwellen - Meilensteinpräsentation Arbeitspakete B.1 und C.1 CY - Dresden, Germany DA - 23.04.2024 KW - Spannbetonschwellen KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Akustische Verfahren KW - Zustandsermittlung PY - 2024 AN - OPUS4-59927 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Zustandsermittlung von Spannbetonschwellen N2 - -Über 80 Mio. Schwellen im deutschen Schienennetz verbaut -Lebensdauer einer Schwelle beträgt ca. 20 bis 50 Jahre -Über 2 Mio. Schwellen werden jährlich ausgetauscht, obwohl die Mehrzahl noch intakt ist -Zustandsbewertung mittels ZfP kann Ausschuss verringern -Schadhafte Schwellen könnten mittels ZfP frühzeitig im Gleis erkannt werden, um Gefahren und Unfälle abzuwenden T2 - DZSF - Rissdetektion Spannbetonschwellen - Meilensteinpräsentation Arbeitspakete B.1 und C.1 CY - Dresden, Germany DA - 23.04.2024 KW - Spannbetonschwellen KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Ultraschallverfahren KW - Zustandsermittlung PY - 2024 AN - OPUS4-59928 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Johann, Sergej A1 - Stührenberg, Jan A1 - Tandon, Aditya A1 - Dragos, Kosmas A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Smarsly, Kay T1 - Implementation and validation of robot-enabled embedded sensors for structural health monitoring N2 - In the past decades, structural health monitoring (SHM) has matured into a viable supplement to regular inspections, facilitating the execution of repair and maintenance work in the early stages of structural damage. With the advent of wireless technologies and advancements in information and communication technologies, civil infrastructure has been increasingly instrumented with wireless sensor nodes to record, analyze, and communicate data relevant to SHM. A promising method for SHM is to embed sensors directly into concrete for recording SHM data from inside structural elements. In this paper, a sensor system for embedment into concrete is proposed, able to assess SHM data recorded from concrete. Power is supplied to the sensors on-demand by quadruped robots, which also collect the SHM data via radio-frequency identification (RFID), providing an automated and efficient SHM process. In laboratory experiments, the capability of the sensor system of automatically collecting the SHM data using quadruped robots is validated. In summary, the integration of RFID technology and robot-based inspection presented in this study demonstrates a vital approach to evolve current SHM practices towards more digitalized and automated SHM. T2 - 11th European Workshop On Structural Health Monitoring CY - Potsdam, Germany DA - 10.06.2024 KW - Structural health monitoring KW - RFID-based sensors KW - Smart sensors KW - Embedded sensors KW - Legged robots KW - Quadruped robots PY - 2024 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-60335 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Hindersmann, I. A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Smart Bridge The duraBASt test bridge equipped with RFID-based sensors N2 - The duraBASt area at the highway intersection “Köln-Ost” is a large test field for road testing. It includes the duraBASt test bridge which is approximately 66 m long and 14.25 m broad. This bridge is part of the “road in the 21st Century” project and is equipped with several sensors for structural health monitoring. This feasibility study is carried out to investigate the prerequisites necessary for the constraction of intelligent bridges in the foture. Embedded sensors are able to measure quantities such as temperature, strain, moisture, corrosion, etc. In the presented work, the focus is set on passive RFID-based sensors. The communication and energy supply are realised by a mobile transmitter through the concrete cover. Hence, no cables or batteries are required. The sensors are designed to withstand the alkaline environment in concrete. Thus, moisture and corrosion values are measurable for several decades. T2 - 10th International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management CY - Online meeting DA - 11.04.2021 KW - RFID based sensors KW - Embedded sensors KW - Bridge Monitoring PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1201/9780429279119-321 VL - 2021 SP - 2353 EP - 2358 PB - Taylor & Francis Group CY - London AN - OPUS4-53816 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Ringeloth, David T1 - Rissdetektion an Spannbetonschwellen - Abschlusspräsentation Los C N2 - Dieser Bericht fasst die zentralen Ergebnisse eines 18-monatigen Forschungspro-jekts zusammen, das sich mit der Entwicklung und Bewertung akustischer Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Spannbetonschwellen beschäftigt. Die Laborun-tersuchungen wurden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführt. Entsprechend der Struktur der definierten Arbeitspakete gliedert sich der Bericht in drei thematische Abschnitte: Zunächst wird der aktuelle Stand der Technik anhand einer umfassenden Literaturrecherche dargestellt, wobei eine Be-wertung der verschiedenen Methoden und Verfahren vorgenommen wurde. Dann erfolgt die Beschreibung der umfangreichen Messungen im Labor. Abschließend werden praxisorientierte Konzepte vorgestellt, wie sich die vielversprechendsten Ansätze auf einer Draisine implementieren lassen, um eine mobile und effiziente Prüfung im realen Einsatz zu ermöglichen. T2 - Abschlusspräsentation zum DZSF-Projekt: Technische Machbarkeitsstudie zur Rissdetektion an Eisenbahn-Spannbetonschwellen mit Methoden der zerstörungsfreien Prüfung CY - Berlin, Germany DA - 16.06.2025 KW - Spannbetonschwelle KW - Rissdetektion KW - Ultraschallverfahren KW - Luftgekoppeltes Impakt-Echo PY - 2025 AN - OPUS4-63545 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph T1 - DGZFP Arbeitskreis Dresden Rissdetektion an Spannbetonschwellen N2 - Dieser Bericht fasst die zentralen Ergebnisse eines 18-monatigen Forschungsprojekts zusammen, das sich mit der Entwicklung und Bewertung akustischer Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Spannbetonschwellen beschäftigt. Die Laboruntersuchungen wurden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführt. Entsprechend der Struktur der definierten Arbeitspakete gliedert sich der Bericht in drei thematische Abschnitte: Zunächst wird der aktuelle Stand der Technik anhand einer umfassenden Literaturrecherche dargestellt, wobei eine Bewertung der verschiedenen Methoden und Verfahren vorgenommen wurde. Dann erfolgt die Beschreibung der umfangreichen Messungen im Labor. Abschließend werden praxisorientierte Konzepte vorgestellt, wie sich die vielversprechendsten Ansätze auf einer Draisine implementieren lassen, um eine mobile und effiziente Prüfung im realen Einsatz zu ermöglichen. T2 - Ergebnisse einer Machtbarkeitsstudie zur zerstörungsfreien Prüfung auf verdeckte Risse an Spannbetonschwellen CY - Dresden, Germany DA - 18.06.2025 KW - Spannbetonschwelle KW - Rissdetektion KW - Ultraschallverfahren KW - Luftgekoppeltes Impakt-Echo PY - 2025 AN - OPUS4-63547 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Ringeloth, David T1 - Rissdetektion an Spannbetonschwellen - Vorführung Los C N2 - Dieser Bericht fasst die zentralen Ergebnisse eines 18-monatigen Forschungsprojekts zusammen, das sich mit der Entwicklung und Bewertung akustischer Verfahren zur zerstörungsfreien Prüfung von Spannbetonschwellen beschäftigt. Die Laboruntersuchungen wurden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung durchgeführt. Entsprechend der Struktur der definierten Arbeitspakete gliedert sich der Bericht in drei thematische Abschnitte: Zunächst wird der aktuelle Stand der Technik anhand einer umfassenden Literaturrecherche dargestellt, wobei eine Bewertung der verschiedenen Methoden und Verfahren vorgenommen wurde. Dann erfolgt die Beschreibung der umfangreichen Messungen im Labor. Abschließend werden praxisorientierte Konzepte vorgestellt, wie sich die vielversprechendsten Ansätze auf einer Draisine implementieren lassen, um eine mobile und effiziente Prüfung im realen Einsatz zu ermöglichen. T2 - Abschlusspräsentation zum DZSF-Projekt: Technische Machbarkeitsstudiezur Rissdetektion an Eisenbahn-Spannbetonschwellen mit Methoden derzerstörungsfreien Prüfung CY - Berlin, Germany DA - 16.06.2025 KW - Spannbetonschwelle KW - Rissdetektion KW - Ultraschallverfahren KW - Luftgekoppeltes Impakt-Echo PY - 2025 AN - OPUS4-63546 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Moisture testing and mapping N2 - Most building materials are porous and hydrophilic. Thus, for condition assessment and damage detection a determination of the material moisture is required. In this lecture, a short overview is given regarding moisture transport in porous media in the hygroscopic range. Then, several non-destructive measurement techniques are introduced. Here, the focus lies on their practical application and limitations. T2 - NDT&E Advanced Training Workshop CY - Berlin, Germany DA - 25.06.2025 KW - Building materials KW - Concrete KW - Material moisture KW - Moisture measurement techniques KW - Moisture transport PY - 2025 AN - OPUS4-63608 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jeyifous, Olubunmi Anthony A1 - Schönsee, Eric A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Hüsken, Götz T1 - Investigating the impact of material rheology on geometric accuracy in 3D concrete printing using real-time monitoring N2 - Additive manufacturing of concrete structures is an innovative and rapidly advancing technology. One of its key advantages is the ability to achieve freeform designs in civil engineering, enabling entirely new architectural possibilities. However, despite the demonstrated benefits of this technology, maintaining consistent print quality during the printing process remains a significant challenge and is seldom implemented. The continuous mixing process inherent in 3D concrete printing introduces potential variations in the dry mix composition or water content, making a single test sample insufficient to represent the entire structure. Moreover, defects in a single layer can compromise the integrity of the whole structure. This underscores the need for continuous, real-time monitoring to document and ensure the quality of the printing process. At the Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung (BAM), a 3D concrete printer was developed to enable real-time non-destructive monitoring of material properties during the printing process. This study examines the impact of rheological variations, influenced by water content variations, on the geometric characteristics of printed elements. Geometric measurements are captured in real time using a high-precision laser scanner. Concrete elements are printed under controlled conditions with systematically varied process parameters. Preliminary results reveal a strong correlation between rheological behaviour and the geometric properties of the printed components. T2 - NDT-CE 2025 - The International Symposium on Nondestructive Testing in Civil Engineering CY - Izmir, Turkiye DA - 24.09.2025 KW - 3D concrete printing KW - Real-time monitoring KW - Quality control PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-645394 DO - https://doi.org/10.58286/31704 SN - 1435-4934 SP - 1 EP - 10 PB - NDT.net AN - OPUS4-64539 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schönsee, Eric A1 - Hüsken, Götz A1 - Kocherla, Amarteja A1 - Strangfeld, Christoph T1 - A framework for characterising the reflection intensity of a 3D-CP mortar N2 - The growing interest of 3D Concrete Printing (3DCP) arises new challenges for quality control. A major challenge lies in evaluation of the interlayer bond strength. An optical approach is developed to monitor the surface properties of the printed layer. Commercial laser profile scanners are utilised to record the reflection intensity of the mortar’s surface. To be applicable in the printing process, the reflection intensity needs to be characterised for each material within the printable region and further effects, like geometry and environmental light, need to be considered. The presented work aims to provide a framework for implementing the laser reflection intensity to 3DCP monitoring. T2 - NDT-CE 2025 - The International Symposium on Nondestructive Testing in Civil Engineering CY - Izmir, Türkiye DA - 24.09.2025 KW - 3D Concrete Printing KW - In Situ Measurements KW - Laser reflection intensity PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-643047 DO - https://doi.org/10.58286/31728 SN - 1435-4934 SP - 1 EP - 4 PB - NDT.net AN - OPUS4-64304 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan T1 - Grundlagenuntersuchungen zur Anregung von niederfrequentem Ultraschall mit fluidischen Bauteilen N2 - Die zerstörungsfreie Prüfung (ZFP) mittels Ultraschalls wird häufig im Bauwesen eingesetzt, um innere Defekte in Betonstrukturen zu erkennen. Dabei werden Ultraschallwellen im Frequenzbereich von 50 bis 200 kHz genutzt, um Schäden zu entdecken, ohne das Material zu beschädigen. Die meisten derzeit verwendeten Geräte müssen direkten Kontakt mit der Oberfläche haben, was bei großen Bauwerken sehr zeitaufwendig und umständlich ist. Deshalb wird nach alternativen Lösungen gesucht, wie zum Beispiel die luftgekoppelte Ultraschalltechnik, bei der Luft als Übertragungsmedium dient. Solche Geräte könnten die Messzeit um das 50- bis 100-fache verkürzen, was die Inspektion ganzer Strukturen wie Tunnel oder Brücken ermöglichen würde. Dies würde eine zuverlässige Bewertung des Zustands der Infra-struktur erleichtern. Allerdings führt die große Impedanzdifferenz zwischen dem Transducer und der Luft zu erheblichen Energieverlusten, was die Signalstärke schwächt. Geräte, die auf dünnen Membranen oder laserinduzierter Signalanregung basieren, sind oft nicht robust genug für den rauen Baustellenbetrieb. Eine potentielle Lösung sind sogenannte fluidische Oszillatoren, die in der Strömungskontrolle sowie beim Kühlen und Mischen von Flüssigkeiten eingesetzt werden. Sie erzeugen komplett ohne bewegliche Teile schwingende Strömungen, indem sie selbstangeregte Strömungsinstabilitäten nutzen, bei denen der Freistrahl zwischen zwei Kammerwänden durch Feedback-Kanäle hin und her schwingt. Dabei entstehen zeitlich und räumlich schwingende Strömungen am Ausgang. Kleinere Oszillatoren können höhere Frequenzen bis zu 50 kHz erzeugen. Die Frequenz lässt sich durch den Versorgungsdruck steuern, entweder direkt oder über ein Ventil, was die Erzeugung von frequenzmodulierten Signalen ermöglicht. Solche Geräte könnten bei der Untersuchung von Betonelementen eingesetzt werden, um die Dicke und innere Delaminationen zu bestimmen. Die Düsen sind klein, robust und können aus Keramik oder Stahl gefertigt werden, was sie ideal für den Einsatz auf der Baustelle macht. Im Rahmen dieses Projekts wurden fluidische Oszillatoren an der BAM entwickelt, hergestellt und getestet. Dabei wurden die Frequenzinhalte, die Frequenzbandbreite und die Schalldruckamplitude experimentell untersucht. Akustische Messungen mit Mikrophonen sowie erste Tests an Betonproben wurden durchgeführt. Die Düsen wurden geometrisch skaliert, um die Mittenfrequenz und die Schalldruckamplitude zu optimieren. Mit Hilfe von hochfrequenten Druckregeln konnten frequenzmodulierte Anregungssignale (Chirps) erzeugt werden. Die momentan erreichte Frequenzbandbreite von ca. 10 % stellte sich als zu gering heraus für reproduzierbare und statistisch abgesicherte Ultraschall-Messungen durch Beton. KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Fluidischer Oszillator KW - Verkehrsinfrastruktur PY - 2025 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-65346 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schönsee, Eric A1 - Hüsken, Götz A1 - Jeyifous, Olubunmi Anthony A1 - Mezhov, Alexander A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Calculating rheological properties of fresh mortar for additive manufacturing based on experimental, multi-sensor data N2 - Additive manufacturing of concrete structures is a novel and emerging technology. Freecontouring in civil engineering, which allows for entirely new designs, is a significant advantage. Inthe future, lower construction costs are expected with increased construction speeds and decreasingrequired materials and workers. However, architects and civil engineers rely on a certain quality ofexecution to fulfil construction standards. Although several techniques and approaches demonstratethe advantages, quality control during printing is highly challenging and rarely applied. Due to thecontinuous mixing process commonly used in 3D concrete printing, it is impossible to exclude varia-tions in the dry mixture or water content, and a test sample cannot be taken as a representative samplefor the whole structure. Although mortar properties vary only locally, a defect in one layer duringprinting could affect the entire integrity of the whole structure . Therefore, real-time process monitor-ing is required to record and document the printing process.At the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) a new test rig for the additive man-ufacturing of concrete is built. The primary purpose is measuring and monitoring the properties of amortar during the printing process.The following study investigates an approach for calculating yield stress and plastic viscosity based onexperimentally recorded pressure data. The calculations assume that fresh mortar behaves as a Bing-ham fluid and that the Buckingham-Reiner-equation is applicable. A test setup consisting of rigid pipeswith integrated pressure sensors at different positions is utilized.Monitoring the printing process with different sensors is crucial for the quality control of an ongoingprocess. T2 - Non-Traditional Cement and Concrete 2023 Conference CY - Brno, Czech Republic DA - 25.06.2023 KW - 3DCP KW - Monitoring KW - Additive manufacturing KW - Rheology KW - Bingham fluid KW - Concrete printing PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-598179 DO - https://doi.org/10.4028/p-EV4gPv SN - 1662-0356 VL - 145 SP - 131 EP - 139 PB - Trans Tech Publications CY - Baech AN - OPUS4-59817 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -