TY - CONF A1 - Beck, Uwe A1 - Mitzkus, Anja A1 - Sahre, Mario A1 - Weise, Matthias A1 - Köppe, Enrico A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Basedau, Frank A1 - Hofmann, Detlef A1 - Schukar, Vivien T1 - Faser-basierter magneto-optischer Schicht-Sensor zum Monitoring von Bauteilen N2 - In Glasfasern eingeschriebene Bragg-Gitter (FBG: fibre-based Bragg gratings) sind über die Verschiebung der Bragg-Wellenlänge in der Lage, Stauchungen und Dehnungen von Glasfasern hochgenau zu erfassen. In Kompositwerkstoffe eingebettete faseroptische Sensoren können Bauteile bezüglich ihrer mechanischen Integrität überwachen und früh-zeitig Informationen über Materialveränderungen gewinnen. Um die Zuverlässigkeit eines solchen Sensors zu gewährleisten, ist es wichtig, die korrekte Funktion des Sensors im Verbund mit der Werkstoff-Matrix on-line und in-situ sicherzu-stellen. Im Rahmen des DFG-Projekts FAMOS² (FAser-basierter Magneto-Optischer SchichtSensor) wurde ein selbstdiagnosefähiger Schichtsensor entwickelt, der mit Hilfe von magnetostriktiven Aktorschichten aus Nickel bzw. Eisen-Nickel validiert werden kann. Der FAMOS²-Schichtsensor wird durch ein PVD (physical vapour deposition)/ECD (electro-chemical deposition) Hybridschichtsystem realisiert, das auf dem Fasermantel im Bereich des FBG haftfest, homogen und langzeitfunktional abzuscheiden ist. Dabei wird in einem ersten Schritt ein etwa 100 Nanometer dünnes PVD-Schichtsystem aus Chrom und Kupfer als Haftvermittler auf der Glasfaser bzw. als leitfähige Startschicht für den nachfolgenden ECD-Prozess abgeschieden. Um eine rotationssymmetrische Schich-tabscheidung zu gewährleisten, erfolgt während der PVD-Beschichtung eine Rotation der Glasfasern. In einem zweiten Schritt wird dann unter Verwendung eines klassischen Watts-Elektrolyten in einer speziell entwickelten ebenfalls rotationssymmetrisch aufgebau-ten ECD-Durchströmungszelle dann die etwa 30 Mikrometer dicke, magnetostriktive Ak-torschicht auf dem PVD-Schichtsystem abgeschieden, im Vergleich sowohl reine Nickel-Schichten als auch Nickel-Eisen-Schichten. Ein äußeres Magnetfeld dehnt die magnetostriktive Aktorschicht und damit auch die Faser reversibel. Diese Dehnung führt zu einer Verschiebung der Bragg-Wellenlänge, welche direkt mit der Stärke eines zu messenden oder zu Validierungszwecken vorgegebenen Magnetfeldes korreliert. Die Anpassung der Beschichtungsverfahren an die Fasergeome-trie und die mechanischen Eigenschaften der Hybridschichten werden hinsichtlich der me-chanischen Integrität des faseroptischen Sensors diskutiert und der Nachweis der Selbst-diagnosefähigkeit erbracht. T2 - 13. ThGOT Thementage Grenz- und Oberflächentechnik und 11. Thüringer Biomaterial-Kolloquium CY - Zeulenroda, Germany DA - 13.03.2018 KW - Magneto-optischer Sensor KW - Faser-Bragg Gitter KW - Magnetostriktive Beschichtung KW - Selbstkalibrierung KW - Bauteilmonitoring PY - 2018 SN - 978-3-00-058187-8 SP - 1 EP - 5 CY - Jena AN - OPUS4-44599 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beck, Uwe A1 - Weise, Matthias ED - Bräuer, G. T1 - Replica-Techniques for Indirect Inspection of Surface and Coating Defects and for Evaluation of Topography and Topometry of 3D-Shaped Surfaces T2 - 8th International Conference on Plasma Surface Engineering (PSE) CY - Garmisch-Partenkirchen, Germany DA - 2002-09-09 PY - 2002 SN - 0257-8972 VL - 174-175 IS - TuPSC24 SP - 264 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-1622 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schmidt, R. A1 - Weigl, B. A1 - Sommer, K. A1 - Beck, Uwe A1 - Gamer, Nadja A1 - Weise, Matthias A1 - Reiners, Georg T1 - Werkstoffoberflächen - Haftung und Reinigung KW - Steriltechnik KW - Haftung KW - Reinigung PY - 2003 SN - 1617-8378 VL - 1 SP - 15 EP - 16 PB - GIT Verl. CY - Darmstadt AN - OPUS4-2648 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schmidt, R. A1 - Weigl, B. A1 - Sommer, K. A1 - Beck, Uwe A1 - Gamer, Nadja A1 - Weise, Matthias A1 - Reiners, Georg T1 - Werkstoffoberflächen - Haftung und Reinigung KW - Haftung KW - Reinigung KW - Steriltechnik PY - 2003 SN - 0946-7726 SN - 1619-8662 VL - 48 IS - 1-2 SP - 52 EP - 53 PB - GIT-Verlag CY - Darmstadt AN - OPUS4-2385 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beck, Uwe A1 - Reiners, Georg A1 - Sahre, Mario A1 - Weise, Matthias A1 - Gamer, Nadja A1 - Wegwerth, Tillmann T1 - Charakterisierung idealer, realer und modifizierter Oberflächen der Steriltechnik T2 - 3-Länder-Korrosionstagung - Nichtrostender Stahl - Reinigen, beizen, passivieren, Korrosionsschutz optimieren CY - Basel, Schweiz DA - 2009-04-20 KW - Oberflächentopographie KW - Replikaverfahren KW - Oberflächenenergie KW - Modifizierung KW - Bearbeitung KW - Beschichtung und Strukturierung KW - Wechselwirkung mit Partikeln PY - 2009 SN - 978-3-935406-38-3 SP - 12 EP - 24 PB - DECHEMA CY - Frankfurt/M. AN - OPUS4-25599 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Daschewski, Maxim A1 - Dohse, Elmar A1 - Köppe, Enrico A1 - Weise, Matthias A1 - Hillger, W. A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Schwingverhalten des Ferroelektret-Senders für Luftultraschall T2 - DGZfP-Jahrestagung 2013 CY - Dresden, Germany DA - 2013-05-06 KW - Luftultraschall KW - Wandler KW - Ferroelektret KW - Zelluläres Polypropylen KW - Elektrostriktion PY - 2013 SN - 978-3-940283-49-8 IS - Mo.3.B.4 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-28651 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Daschewski, Maxim A1 - Harrer, Andrea A1 - Prager, Jens A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Beck, Uwe A1 - Lange, Thorid A1 - Weise, Matthias T1 - A resonance-free nano-film airborne ultrasound emitter N2 - In this contribution we present a novel thermo-acoustic approach for the generation of broad band airborne ultrasound and investigate the applicability of resonance-free thermo-acoustic emitters for very short high pressure airborne ultrasound pulses. We report on measurements of thermo-acoustic emitter consisting of a 30 nm thin metallic film on a usual soda-lime glass substrate, generating sound pressure values of more than 140 dB at 60 mm distance from the transducer and compare the results with conventional piezoelectric airborne ultrasound transducers. Our experimental investigations show that such thermo-acoustic devices can be used as broad band emitters using pulse excitation. T2 - 39th Annual review of progress in quantitative nondestructive evaluation CY - Denver, Colorado, USA DA - 2012-07-15 KW - Thermo-acoustic KW - Broad band airborne ultrasound KW - High pressure airborne ultrasound KW - Resonance free ultrasound transducer KW - Broad band ultrasonic emitter KW - Measurement sound particle velocity PY - 2013 SN - 978-0-7354-1129-6 DO - https://doi.org/10.1063/1.4789225 SN - 0094-243X SN - 1551-7616 N1 - Serientitel: AIP conference proceedings – Series title: AIP conference proceedings VL - 1511 SP - 1541 EP - 1546 AN - OPUS4-27790 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Binder, Christian A1 - Kasch, Thomas A1 - Brock, Thomas A1 - Beck, Uwe A1 - Weise, Matthias A1 - Sahre, Mario T1 - Promoted combustion testing of pure and ceramic-coated metals in high pressure oxygen by the federal institute of materials research and testing (BAM) N2 - The new promoted ignition combustion test apparatus at BAM matches the requirements of ASTM test method G 124 [ASTM G 124, Standard Test Method for Determining the Combustion Behavior of Metallic Materials in Oxygen-Enriched Atmospheres, 2003] and of EIGA publication, IGC Doc 13/02/E [EIGA Gas Association Document IGC Doc 13/02/E, Oxygen Pipeline Systems, 2003]. The test apparatus is most likely the only one in Europe. The test chamber allows investigations with pure oxygen or oxygen mixtures at pressures up to 500 bar and at temperatures up to 400°C at static or flowing gas conditions. The ignition device consists of an electrical ignition wire and a promoter. IR-sensors, distributed over the whole length of the rod, measure and record the burning temperature and allow measurement of the burn rate. A video system records the experiment for visual characterization of the burning behavior. BAM test results are compared with published data. Results on investigations with coated rods are presented. Ceramic coatings seem to be a solution for the use of certain less compatible metallic materials at higher oxygen pressures. KW - Promoted combustion KW - High pressure oxygen KW - Metallic materials KW - Flammability KW - Safety engineering KW - Coatings PY - 2006 DO - https://doi.org/10.1520/JAI13533 SN - 1546-962X VL - 3 IS - 4 SP - JAI13533, 1 EP - 6 PB - American Society for Testing and Materials CY - West Conshohocken, Pa. AN - OPUS4-12676 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Binder, Christian A1 - Kasch, Thomas A1 - Lehné, Siegfried A1 - Beck, Uwe A1 - Weise, Matthias A1 - Sahre, Mario T1 - Combustion tests under high pressure oxygen: Promoted ignition combustion test versus metallic disk ignition test N2 - Two different test apparatuses are used at BAM to evaluate the safety of oxygen components: First, the “promoted ignition combustion test” according to ASTM G 124 [1] and to EIGA IGC Doc 13/02/E [2], and second, the new “metallic disk ignition test” that has not been standardized yet. The standard test method ASTM G 124 allows a ranking of metallic materials for use at high pressure oxygen. However, the transfer of those test results to valves and fittings in real-life situations is rather complex. The “metallic disk ignition test,” developed at BAM, is more practice oriented and uses metallic disks of different thicknesses of the investigated material. A commonly used nonmetallic sealing ring is placed in front of this disk and serves as an igniter. This test array is then exposed to high pressure gaseous oxygen impacts in a standardized pneumatic impact tester according to DIN EN 1797 [3]. KW - Adiabatic compression KW - Pneumatic impact KW - Flammability KW - High pressure oxygen KW - Metallic materials KW - Promoted ignition KW - Coatings PY - 2006 DO - https://doi.org/10.1520/JAI13532 SN - 1546-962X VL - 3 IS - 5 SP - JAI13532, 1 EP - 5 PB - American Society for Testing and Materials CY - West Conshohocken, Pa. AN - OPUS4-12677 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Beck, Uwe A1 - Hielscher, Stefan A1 - Weise, Matthias A1 - Mix, Renate A1 - Lerche, D. A1 - Rietz, U. T1 - Progress in quantitative adhesion testing of films and coatings by means of centrifuge technology - present state of the art N2 - Standardised conventional adhesion tests are time-consuming single-sample tests. Moreover, except for the pull-off test, all these tests provide only qualitative or semi-quantitative (ranking, respectively measurement of an adhesion-correlated quantity) information on adhesion. Sometimes, adhesion is evaluated even under compressive stress conditions (e.g. cross-cut and scratch test), which itself is a contradiction to adhesive strength as defined in terms of tensile force per area. For optical coatings it has been shown that the pull-off test in a centrifuge is definitely a promising alternative with respect to the reliable, fast and quantitative determination of adhesive strength in N/mm2. The force-controlled centrifuge test is the only multiple-sample test which provides reliable quantitative information on the adhesive strength in agreement with DIN EN 15870 and DIN EN ISO 4624 on a statistical basis for up to eight samples simultaneously tested under identical testing conditions. T2 - PSE 2012 - 13th International conference on plasma surface engineering CY - Garmisch-Partenkirchen, Germany DA - 10.09.2012 KW - Adhesion KW - Centrifuge test KW - Plasma modification KW - Tensile strength PY - 2012 UR - http://www.pse-conferences.net/tl_files/pse2012/abstractupload/PSE2012-OR2601-ext.pdf SP - 1 EP - 4 AN - OPUS4-27305 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Bobe, U. A1 - Beck, Uwe A1 - Wegwerth, Tillmann A1 - Sahre, Mario A1 - Weise, Matthias A1 - Strauß, Birgid A1 - Reetz, Susanne A1 - Schondelmaier, D. A1 - Kutz, O. A1 - Winzer, B. A1 - Schaule, G. T1 - Nanotechnologische Entwicklung von "easier-to-clean"- Oberflächenstrukturen für eine zukünftig gesteigerte Lebensmittel- und Produktsicherheit - Abschlussbericht AiF-Vorhaben Nr.: 210 ZN III N2 - Reinigung wird in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie aufgrund des stetig steigenden Kosten- und Zeitdrucks sowie der hohen Verbrauchererwartungen hinsichtlich Produktsicherheit und -haltbarkeit ein immer zentraleres Thema. Eine verbesserte Reinigbarkeit bedeutet für die produzierende Industrie eine Steigerung der Effizienz der Produktionsanlage. Besonders in der heutigen medienintensiven Zeit kommt ein "Lebensmittelskandal" durch ein unsicheres Produkt einem finanziellen Desaster und immensem Imageverlust gleich. Aus diesem Grund ist die Reinigbarkeit der produktberührenden Oberflächen stets ein wichtiges Kriterium für die Werkstoffauswahl. Basierend auf den Theorien zu Schmutzhaftung und -entfernung wurde im Rahmen dieser Arbeit überprüft, ob und wie die theoretisch relevanten Parameter auch in den Experimenten den Reinigungserfolg beeinflussen. Der Schwerpunkt wurde auf die Einflussgrößen des Werkstoffes gelegt, um herauszufinden, wie stark eine Oberfläche selbst zu ihrer Reinigbarkeit beitragen kann (self-cleaning). In den durchgeführten Versuchen hat sich gezeigt, dass die Oberflächenrauheit lediglich bei der Reinigung von kohäsiven Schmutzfilmen eine entscheidende Rolle gespielt hat. Hingegen ist ihr Einfluss auf das Reinigungsergebnis von sich auflösenden Schmutzfilmen und Partikeln nur begrenzt bis gar nicht zur Geltung gekommen. Das Oberflächenmaterial hatte keinen starken, aber dennoch signifikanten Einfluss auf die Reinigbarkeit der untersuchten Oberflächen. Dass die Reinigbarkeit einer Oberfläche keine Materialkonstante sein kann, wurde unter Verwendung spezieller Oberflächen mit definiert geätzten Rauheitsstrukturen nachgewiesen. Der Reinigungserfolg hängt immer auch von der Verunreinigungsart ab, was sich auch in vergleichbaren Versuchen der Einzelpartikelablösung mittels AFM in dem Einfluss der Elastizität bzw. Plastizität der Partikeln geäußert hat. Praxistaugliche Empfehlungen gehören mit zu den wichtigsten Zielen dieser Arbeit gewesen. Mit Fokus auf die Oberflächenparameter und auf Basis der durchgeführten Untersuchungen wurde zur Optimierung der Reinigung produktberührender Oberflächen für bekannte Kontaminationen eine Checkliste als Orientierungshilfe erarbeitet. Ist die Verunreinigungsart dennoch unbekannt, so sollte der "Grenzwert" von Ra = 1 µm unterschritten werden, um bei Vorhandensein filmartiger Verschmutzungen keine negativen Auswirkungen auf die Reinigbarkeit zu haben. Die Notwendigkeit nach hochpolierten Oberflächen (Ra < 0,3 µm) aus Reinigbarkeitsgründen kann aufgrund der Untersuchungen nicht nachvollzogen werden. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht. PY - 2007 SP - I EP - 148 PB - TU München CY - Weihenstephan AN - OPUS4-25430 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Döring, Joachim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Beck, Uwe A1 - Weise, Matthias A1 - Bovtun, Viktor Petrovic A1 - Brekow, Gerhard A1 - Kreutzbruck, Marc T1 - Parameter reproducibility of polypropylene ferroelectret transducers for air-coupled ultrasonic testing N2 - The extremely low acoustic impedance of polypropylene ferroelectret combined with its piezoelectric properties makes this material suitable for construction of aircoupled ultrasonic transducers for non-destructive testing. For the fabrication of transducers with a stable quality, the reproducibility of their key parameters is of interest. The reproducibility was evaluated by means of (i) impedance spectroscopy and (ii) pulse-echo measurements. (i) Impedance spectroscopy was applied to identify the resonance frequency, the coupling factor and the acoustic impedance of several nominally identical transducers. (ii) Pulse-echo measurements yielded the signal form of these transducers. The variation of the signal amplitude measured with pulseecho technique was about 10 dB. A part of this variation Comes from the deposition of transducer electrodes and another part from local variations of ferroelectret properties. The variation of the signal amplitude was caused by the observed variation of the coupling factor, which was also about 10 dB. The variation of the acoustic impedance was only about 1 dB, thus having no effect on the variation of the signal amplitude. These results indicate that the variability can be reduced by improving the control of electrode deposition and by optimizing the production technology affecting the reproducibility of material properties. T2 - 2011 IEEE International ultrasonics symposium (IUS) CY - Orlando, FL, USA DA - 18.10.2011 KW - Air-coupled ultrasonic transducers KW - Polypropylene ferroelectret KW - Reproducibility PY - 2011 IS - Abstract-ID 258 SP - 1 EP - 3 AN - OPUS4-26405 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Daschewski, Maxim A1 - Harrer, Andrea A1 - Prager, Jens A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Beck, Uwe A1 - Lange, Thorid A1 - Weise, Matthias T1 - Metallic nanofilm as resonance-free airborne ultrasound emitter N2 - A novel approach for the generation of broadband airborne ultrasound by using the thermo-acoustic effect is presented in this contribution. We investigate the applicability of resonance-free thermo-acoustic emitters for generation of very short high pressure airborne ultrasound pulses. A thermoacoustic emitter consisting of a 30 nm thin metallic film on a usual soda-lime glass substrate generates sound pressure values of more than 140 dB at 60 mm distance. The results are compared with conventional piezoelectric airborne ultrasound transducers. Our investigations show the applicability of the thermo-acoustic devices for broadband and high pressure ultrasound emitters using pulse excitation. T2 - 2012 IEEE International Ultrasonics Symposium (IUS) CY - Dresden, Germany DA - 2012-10-07 KW - Thermo-acoustic KW - Broadband airborne ultrasound KW - Resonance-free ultrasound transducer KW - High pressure airborne ultrasound KW - Sound particle velocity measurement PY - 2012 SN - 978-1-4673-4562-0 DO - https://doi.org/10.1109/ULTSYM.2012.0241 SN - 1948-5719 SP - 965 EP - 967 AN - OPUS4-29152 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Szewieczek, A. A1 - Hillger, W. A1 - Ilse, D. T1 - Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Seit Jahren stellt die luftgekoppelte Ultraschallprüfung eine etablierte Alternative zur konventionellen Prüfung von Leichtbaukomponenten aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Automotive dar. Im Gegenteil zur flüssigkeitsgekoppelten Prüfung in Kontakt oder im Tauchbecken ist sie weniger invasiv und bietet daher zeitliche und finanzielle Anreize. Normalerweise wird die luftgekoppelte Prüfung mit Einzelelementschwingern in Durchschallung realisiert, wohingegen die Gruppenstrahlertechnik bereits Industriestandard im Bereich der Kontakttechnik darstellt. Die damit verbundenen Vorteile wie die aktive Fokussierung oder, die gezielte Manipulation des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, finden im Bereich der luftgekoppelten Prüfung dabei noch wenig Anwendung. Im Rahmen dieses Beitrags stellen wir die ersten Zwischenergebnisse des geförderten Projektes „PALUP – Phased- Array-Technik für Luftultraschall-Prüfungen“ vor. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Mehrelementschwingern auf Basis von zellulären Kunststoffen, die Entwicklung einer dedizierten Pulserstufe im Kilovoltbereich, sowie die nötige rauscharme messtechnische Auswertung jedes Einzelelements. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Phased array KW - Air-coupled ultrasound PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-549954 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-54995 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hufschläger, Daniel A1 - Gaal, Mate A1 - Gohlke, Dirk A1 - Weise, Matthias A1 - Szewieczek, A. A1 - Hillger, W. A1 - Ilse, D. T1 - Array-Prüfköpfe für luftgekoppelte Ultraschallprüfung N2 - Seit Jahren stellt die luftgekoppelte Ultraschallprüfung eine etablierte Alternative zur konventionellen Prüfung von Leichtbaukomponenten aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie Automotive dar. Im Gegenteil zur flüssigkeitsgekoppelten Prüfung in Kontakt oder im Tauchbecken ist sie weniger invasiv und bietet daher zeitliche und finanzielle Anreize. Normalerweise wird die luftgekoppelte Prüfung mit Einzelelementschwingern in Durchschallung realisiert, wohingegen die Gruppenstrahlertechnik bereits Industriestandard im Bereich der Kontakttechnik darstellt. Die damit verbundenen Vorteile wie die aktive Fokussierung oder, die gezielte Manipulation des Einschallwinkels zur Anregung von geführten Wellen, finden im Bereich der luftgekoppelten Prüfung dabei noch wenig Anwendung. Im Rahmen dieses Beitrags stellen wir die ersten Zwischenergebnisse des geförderten Projektes „PALUP – Phased- Array-Technik für Luftultraschall-Prüfungen“ vor. Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Mehrelementschwingern auf Basis von zellulären Kunststoffen, die Entwicklung einer dedizierten Pulserstufe im Kilovoltbereich, sowie die nötige rauscharme messtechnische Auswertung jedes Einzelelements. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Phased array KW - Air-coupled ultrasound PY - 2022 AN - OPUS4-54996 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - von Werder, Julia A1 - Manninger, Tanja A1 - Maier, Bärbel A1 - Fladt, Matthias A1 - Simon, Sebastian A1 - Gardei, Andre A1 - Höhnel, Desirée A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Meng, Birgit T1 - A multiscale and multimethod approach to assess and mitigate concrete damage due to alkali-silica reaction N2 - Alkali-silica reaction (ASR) is a chemical reaction within concrete which can lead over time to cracking and spalling. Due to the complexity of the problem, it still causes damage to concrete constructions worldwide. The publication aims to illustrate the interdisciplinary research of the German Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) within the last 20 years, considering all aspects of ASR topics from the macro to the micro level. First, methods for characterization and assessment of ASR risks and reaction products used at BAM are explained and classified in the international context. Subsequently the added value of the research approach by combining different, preferably nondestructive, methods across all scales is explained using specific examples from a variety of research projects. Aspects covered range from the development of new test-setups to assess aggregate reactivity, to analysis of microstructure and reaction products using microscopical, spectroscopical and X-ray methods, to the development of a testing methodology for existing concrete pavements including in-depth analysis of the visual damage indicator and the de-icing salt input using innovative testing techniques. Finally, research regarding a novel avoidance strategy that makes use of internal hydrophobization of the concrete mix is presented. KW - Mitigation strategies KW - Concrete KW - Damage analysis KW - Alkali silica reaction KW - Road pavement KW - Accelerated testing KW - Non-destructive testing KW - Microstructure PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:101:1-2022052515100075090235 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202101346 SN - 1527-2648 VL - 24 IS - 6 SP - 1 EP - 36 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-54951 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias A1 - Meyer, I. T1 - Bewertung der Innenhydrophobierung von Fahrbahndeckenbetonen als neuartige AKR-Vermeidungsstrategie T1 - Evaluation of internal water-repellent treatment of concrete pavements as a novel AAR preventive measure N2 - Zur Nutzbarmachung grenzwertig alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen für Betonfahrbahndecken wurde basierend auf einer Literaturrecherche die Eignung von je einem Innenhydrophobierungsmittel auf der Basis eines Kalziumstearats (HM-A), eines Silan-Siloxan-Gemisches (HM-B) sowie eines der Vertraulichkeit unterliegenden Wirkstoffs (HM-C) für die neuartige AKR-Vermeidungsstrategie untersucht. Die Basis für die Eignungsuntersuchungen bildeten die Rezepturen im ARS 04/2013 für den OB (D>8)/UB sowie für den OB 0/8. Zur Herausarbeitung des Einflusses des Hydrophobierungsmittels auf die schädigende AKR fand in der groben Kornfraktionen ein alkaliempfindlicher Grauwackesplitt Anwendung. Aufgrund der unterschiedlichen Wechselwirkung zwischen dem LP-Bildner und dem Hydrophobierungsmittel wurde seine Dosierung beim HM-A reduziert sowie beim HM-B geringfügig und beim HM-C um ein Vielfaches erhöht. Ausgehend von den ausgewählten Rezepturen mit den unterschiedlichen Hydrophobierungsmitteln wurden bei den Untersuchungen u.a. folgende Erkenntnisse gewonnen: • Nachweis der Funktionalität aller drei Hydrophobierungsmittel im Festbeton durch signifikant reduzierte kapillare Aufnahme der Prüflösung. • Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalzwiderstands des OB (D>8)/UB bei Zugabe aller Hydrophobierungsmittel. • Verzicht auf den Einsatz des HM-A im OB (D>8)/UB aufgrund drastischer Verschlechterung der Verarbeitbarkeit des Frischbetons und hohem Festigkeitsverlust. • Verzicht auf den Einsatz des HM-B im OB (D>8)/UB aufgrund der Überschreitung des Dehnungsgrenzwerts nach dem 9. bzw. 10. Zyklus (mit bzw. ohne zyklischer Vorschädigung) und der einhergehenden starken Abwitterung bei der KWL mit NaCl-Lösung. • Nachweis nachhaltiger Verminderung schädigender AKR in beiden Betonarten mit HM-C in Klimawechsellagerung und 60°C-Betonversuch mit externer Alkalizufuhr, allerdings zu Lasten der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalz-Widerstands. Fazit: Bei geeigneter Wirkstoffauswahl hat die Innenhydrophobierung das Potenzial für die Nutzbarmachung grenzwertiger Gesteinskörnung. Ihre Überführung in die Praxis erfordert jedoch eine weitere ganzheitliche Optimierung der Baustoffperformance. Das schließt auch die Verifizierung gezielter betontechnologischer Maßnahmen zur Verminderung der Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalz-Widerstandes ein. N2 - In order to enable utilization of borderline-acceptable alkali-sensitive aggregates for concrete road pavements, the applicability of an internal hydrophobic treatment for a novel alkali-aggregate reaction (AAR) preventive measure was investigated. On the basis of a literature review, a calcium stearate (HM-A), a silane-siloxane emulsion (HM-B) and an active agent (HM-C), which is subject to confidentiality, were investigated. The mix designs from ARS 04/2013 for OB (D>8)/UB as well as for OB 0/8 formed the basis for the qualification tests. In order to shed light on the influence of the hydrophobic agent on the damaging AAR, alkali-sensitive greywacke chippings were used as the coarse grain aggregates. Due to the varying interaction between the air-entraining agent and the hydrophobic agent, the hydro-phobic agent dosage was reduced for HM-A, increased slightly for HM-B and increased many times over for HM-C. Based on the selected concrete mixes with the different hydrophobic agents the following findings were obtained: • Proof of the functionality of all three hydrophobic agents in hardened concrete by significantly reduced capillary absorption of the test solution. • Deterioration of the mechanical properties and the resistance to freeze-thaw with de-icing salt of the OB (D>8)/UB through the addition of all hydropho-bic agents. • The use of HM-A in OB (D>8)/UB should be avoided because of drastic deterioration of the workability of the fresh concrete and significant loss of strength. • The use of HM-B in OB (D>8)/UB was abandoned due to the exceeding of the expansion limit value from the 9th or 10th cycle onwards (with or without cyclical pre-damage) and the accompanying severe scaling during the cyclic climate storage test (CCST) with NaCl solution. • Proof of sustainable reduction of harmful AAR in both types of concrete with HM-C in CCST and 60°C concrete prism tests with external alkali supply. The disadvantage is deterioration of the mechanical properties and the resistance to freeze-thaw with de-icing salt. Conclusion: With a suitable selection of hydrophobic agent, internal waterrepellent treatment has the potential to enable utilization of borderline-acceptable alkali-sensitive aggregates. However, its transfer into practice re-quires a further holistic optimization of the building material performance. This includes the verification of specific concretetechnological measures to improve both, the mechanical properties and the resistance to freeze-thaw with de-icing salt. KW - Tausalzeintrag KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion PY - 2022 SN - 978-3-95606-643-6 SN - 0344-0788 VL - 1141 SP - 1 EP - 281 PB - Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG CY - Bremen AN - OPUS4-54757 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias A1 - Wieland, M. T1 - Internal water-repellent treatment - a novel strategy for mitigating alkali-aggregate reaction in concrete pavements N2 - To prevent future alkali-aggregate reaction (AAR) damage, which has occurred frequently in the Germanhighway network in recent years, a new regulation has been drafted. This regulation severely limits the use of alkali-sensitive aggregates by requiring that their suitability be verified by certified inspectors using newly developed AAR concrete tests that involve the external supply of alkali. This has led to a significant limitation in the number of aggregates usable for concrete pavements. A novel AAR avoidance strategy is now being pursued, which aims to enable the use of borderline alkali-sensitive aggregates through the application of an internal water-repellent treatment. The addition of water repellents during concrete production should significantly reduce the ingress of water and external de-icing salts into the concrete pavement, thus reducing the potential for AAR damage. This paper presents the results of laboratory tests to assess the suitability of this new AAR prevention strategy. Representative, highly AAR-susceptible road paving concrete made with an alkali- sensitive greywacke and various water repellents were used as the basis for these experiments. The tests for concrete suitability included determining the conventional fresh and hardened concrete properties as well as concrete prism tests with external alkaline supply. Building on these results, laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) analyses of de-icing-salt intrusion as well as microscopic examinations for verification of the AAR characteristics were carried out. The results of the AAR concrete tests with external alkaline supply support the conclusion that, when hydrophobic agents containing a suitable active ingredient are used, the AAR damage process in road paving concrete can be sufficiently prevented. T2 - 16th International Conference on Alkali-Aggregate Reaction in Concrete CY - Lisboa, Portugal DA - 31.05.2022 KW - Concrete pavements KW - Internal water-repellent treatment KW - Preventive measures KW - Testing for potential AAR PY - 2021 SN - 978-972-49-2315-4 VL - 1 SP - 511 EP - 524 AN - OPUS4-54551 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias T1 - Innenhydrophobierung - neuartige AKR-Vermeidungsstrategie bei Betonfahrbahndecken N2 - Um die zunehmenden AKR-Schäden an Betonfahrbahnen im deutschen Autobahnnetz zukünftig zu vermeiden, wurden mit dem ARS 04/2013 verbindliche Eignungsprüfungen zum Ausschluss alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen bei Neubau- und Erhaltungsmaßnahmen eingeführt. Dies führte zu einer deutlichen Reduzierung der geeigneten Gesteinskörnungen. Vor diesem Hintergrund soll durch die Zugabe eines Innenhydrophobierungsmittels während der Betonherstellung grenzwertig alkaliempfindliche Gesteinskörnung nutzbar gemacht werden. Die AKR-Vermeidungsstrategie basiert dabei auf der signifikanten Reduzierung des Eindringens von Wasser und Tausalzlösung in den Fahrbahndeckenbeton. In einem im Aufträge der BASt an der BAM durchgeführten Forschungsvorhaben wurde die Leistungsfähigkeit verschiedener Hydrophobierungsmittel für diesen Einsatzzweck grundhaft untersucht. In dem Beitrag wird exemplarisch die Leistungsfähigkeit eines geeigneten Hydrophobierungsmittels in einem Waschbeton mit einer sehr alkaliempfindlichen Grauwacke aufgezeigt. Das Spektrum der Laboruntersuchungen reicht dabei von AKR-Betonversuchen mit Alkalizufuhr sowie den aufbauend durchgeführten mikroskopischen Untersuchungen zur Bewertung des AKR-Schädigungspotenzials über die Analyse des Feuchte- und Tausalzeintrags bis zur Ermittlung der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalz-Widerstands. Abschließend wird der noch vorhandene Forschungsbedarf zur Überführung dieser neuen AKR-Vermeidungsstrategie in die Praxis aufgezeigt. N2 - In order to avoid the increasing ASR damage to concrete pavements in the German motorway network in the future, binding suitability tests for the exclusion of alkali-sensitive aggregates in new construction and maintenanee measures were introduced with ARS 04/2013. This led to a significant reduetion in the number of suitable aggregates. Against this background, borderline alkali-sensitive aggregates are to be made usable by adding an internal water repellent during concrete easting. The ASR avoidance strategy is based on the signifi-cant reduetion of the penetration of water and de-icing salt solution into the concrete pavement. In a research project carried out at BAM on behalf of the BASt, the performance of various hydrophobing agents for this application was thoroughly investigated. In this contribution, the performance of a suitable water repellent in an exposed aggregate concrete with a very alkali-sensitive greywacke is shown as an example. The spectrum of laboratory investigations ranges from ASR concrete tests with alkali supply and the microscopic investigations carried out to evaluate the ASR damage potential, to the analysis of the moisture and de-icing salt penetration, to the determination of the mechanical properties and the freeze-thaw resistance. Finally, the still existing need for research for the transfer of this new ASR prevention strategy into practice is shown. KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Innenhydrophobierung PY - 2021 SN - 0039-2162 IS - 9.2021 SP - 730 EP - 738 PB - Kirschbaum Verlag GmbH AN - OPUS4-54554 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gaal, Mate A1 - Daschewski, Maxim A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Schadow, Florian A1 - Dohse, Elmar A1 - Kreutzbruck, Marc A1 - Weise, Matthias A1 - Beck, Uwe T1 - Novel air-coupled ultrasonic transducer combining the thermoacoustic with the piezoelectric effect N2 - In recent years, there has been an increasing industrial demand for one-sided inspection of various structures by means of air-coupled ultrasonic technique. Lightweight structures based on carbon-fibre-reinforced polymers may have very complex shapes, making air-coupled transmission difficult or even impossible. The inspection of concrete structures is another example where one-sided inspection is required. To address these challenges a new type of transducer for air-coupled pulse-echo inspection was developed, which unites two principles: thermoacoustic emission and piezoelectric reception. The thermoacoustic emitter is a titanium electrode with a thickness of several tens of nanometer. This electrode was deposited onto charged cellular polypropylene, which serves as a piezoelectric receiver. The thermoacoustic transmission is based on a transformation of the thermal energy of an electrically heated electrode into the acoustic energy of an ultrasonic wave. Thermoacoustic emitters provide resonance-free behaviour and thus extremely broadband pulses. Charged cellular polypropylene is piezoelectric due to the polarization of its cells and it is well matched to air, with a Young modulus in the order of magnitude of MPa. In this contribution we present some pulse-echo measurements with the first prototypes of the combined thermoacoustic-piezoelectric transducer. T2 - World Conference of Non-Destructive Testing CY - Munich, Germany DA - 13.6.2016 KW - Thermoacoustic KW - Piezoelectric KW - Ultrasonic transducer KW - Ferroelectret PY - 2016 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-367151 VL - 158 SP - Mo.1.F.4, 1 EP - 6 AN - OPUS4-36715 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -