TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Völker, Tobias T1 - Laser-based building material sorting for the processing of construction and demolition waste for the circular economy N2 - A joint project of partners from industry and research institutions for the research and construction of an analysis system for an automated, sensor-supported sorting of construction and demolition waste will be presented. This is intended to supplement or replace the previously practiced manual sorting, which harbors many risks and dangers for the staff and only enables obvious, visually detectable differences for separation. The method of laser-induced breakdown spectroscopy is to be used in combination with hyperspectral sensors. Due to the jointly processed information (data fusion), this should lead to a significant improvement in the separation of types. In addition to the sorting of different materials (concrete, main masonry building materials, organic components, glass, etc.), impurities such as SO3-containing building materials (gypsum, aerated concrete, etc.) could also be detected and separated. The subsequent recycling and sales opportunities are examined, such as the use of recycled aggregates in concrete, the recycling of building materials containing sulphate as a gypsum substitute for the cement industry or the agglomeration of synthetic lightweight aggregates for lightweight concrete or as a substrate for green roofs. At the same time, it is investigated whether soluble components (sulfates, heavy metals, etc.) can be detected by LIBS without a wet chemical analysis and what impact the recycling materials have on the environment. The entire value chain is examined using the example of the Berlin location in order to minimize economic / technological barriers and obstacles on a cluster level and to sustainably increase the recovery and recycling rates. T2 - Materials Week 2021 CY - Online meeting DA - 07.09.2021 KW - Laser induced breakdown spectroscopy KW - Building waste KW - Circular economy KW - Material sorting PY - 2021 AN - OPUS4-53286 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Tobias T1 - Round robin test for chloride analysis in cement pastes with LIBS N2 - In civil engineering, clear regulations and standards, such as the European standard DIN EN 206 apply to ensure that the existing infrastructure is sufficiently resistant to a wide range of exposure conditions. Despite these regulations, in practice concrete structures often show severe damage during their service life. One of these damages is pitting corrosion of the reinforcement, which can be caused by chloride ingress into the structure. Therefore, determining the distribution and depth of chloride ingress is important in predicting the service life. LIBS provides an alternative method to conventional wet chemistry in civil engineering. Despite many advantages, the use of LIBS has been severely limited due to a lack of regulations. Together with project partners from research and industry, we are currently working on a leaflet that will regulate chloride analysis in civil engineering using LIBS. This year, an international round robin test was organized to evaluate the performance of LIBS for chloride analysis in cement pastes. No specifications were given for the experimental LIBS setup and data evaluation. The preliminary results are presented. T2 - 11th Euro-Mediterranean Symposium on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (EMSLIBS) CY - Online meeting DA - 29.11.2021 KW - LIBS KW - Cement KW - Chloride KW - Round robin KW - Interlaboratory comparison PY - 2021 AN - OPUS4-53898 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gottlieb, C. T1 - Optimization of LIBS experiments using Design of experiment (DoE) N2 - To conduct a reliable, repeatable and accurate LIBS analysis, the optimization of the experimental setup is an important task. Hardware parameters of lasers and spectrometers used in the setup as well as additionally required components such as optics or process gas pipes must be carefully aligned and adjusted because factors like (i) focal conditions of the optics, (ii) alignment of the sample, (iii) process purge gas (types, flow rate) or (iv) measurement settings (integration time, accumulation of pulses) have a big impact on the signal quality. Therefore, in most cases the effect of different factors is evaluated empirically due to changing one factor at a time while keeping the overall configuration the same. In the end, the optimal configuration is selected based on the best parameters for each influencing factor. During optimization, a configuration of the experimental setup is aimed at, which allows e.g. the highest signal intensity or the lowest variation. In most cases, cross-correlation, interference and interaction among the various factors are not considered. For this reason, the possibilities of using Design of Experiment (DoE) to optimize a LIBS experiment will be shown and advantages of (i) reduction of testing plans using a feature space, (ii) identifying and considering cross-correlations and interactions, (iii) evaluating individual impacts on the measurement (e.g. contour and surface plots) as well as (iv) multivariate models for prediction of impacts will be presented. T2 - 11th Euro-Mediterranean Symposium on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (EMSLIBS) CY - Online meeting DA - 29.11.2021 KW - LIBS KW - Chlorine KW - DoE PY - 2021 AN - OPUS4-53899 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Liao, Chun-Man T1 - Passive and active bridge monitoring N2 - This research is to perform passive and active measurements on a large-scale prestressed concrete bridge model under the outdoor condition. Multi sensors were applied to this test structure – BLEIB, which is located at the BAM test site. The experimental evaluation of ultrasonic wave propagation and seismic noise recordings were considered for revealing the bridge damage condition, as a basic for developing a reliable bridge monitoring system. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2022 CY - Kassel, Germany DA - 23.05.2022 KW - Bridge monitoring PY - 2022 AN - OPUS4-54918 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Tobias T1 - Application of LIBS to identify construction and demolition waste for circular economy N2 - Responsible treatment of the environment and resources is a key element of sustainability. The building and construction industry is one of the largest consumers of natural resources. Consequently, there is a particular need for regulations and technologies that help to create closed material cycles. From the technological point of view, such efforts are complicated by the growing material diversity and the amount of composites contained in present and future construction and demolition waste (CDW). Nowadays, simple but proven techniques like manual sorting are mainly used. However, this practice not only poses health risks and dangers to the staff performing the work, but also relies on merely obvious, visually striking differences. Automated, sensor-based sorting of these building materials could complement or replace this practice to improve processing speed, recycling rates, sorting quality, and prevailing health conditions. The preliminary results for the identification of a wide variety of building materials with LIBS are presented. T2 - XII Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS 2022) CY - Bari, Italy DA - 04.09.2022 KW - LIBS KW - Construction and demolition waste KW - Circular economy PY - 2022 AN - OPUS4-55679 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Tobias T1 - LIBS ConSort Laserbasierte Baustoffsortierung zur Aufbereitung von Bau und Abbruchabfällen für die Kreislaufwirtschaft N2 - Geschlossene Materialkreisläufe und sortenreine Materialfraktionen sind erforderlich, um hohe Verwertungs und Recyclingquoten in der Bauindustrie zu erreichen Beim Recycling von Bau und Abbruchabfällen wurden bisher bevorzugt einfache, aber bewährte Techniken eingesetzt, um große Mengen Bauschutt in kurzer Zeit zu verarbeiten Dies steht im Gegensatz zu den immer komplexer werdenden Verbundwerkstoffen in der Mineralbaustoffindustrie Die aktuell oft praktizierte händische Klaubung bürgt viele Risiken und Gefahren für das ausführende Personal und basiert lediglich auf offensichtlichen, visuell erkennbaren Unterschieden zur Trennung Eine automatisierte, sensorgestützte Sortierung dieser Baustoffe könnte diese Praxis ergänzen oder ersetzen, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit, die Recyclingraten, die Sortierqualität und die vorherrschenden Gesundheitsbedingungen zu verbessern. T2 - ReMin Statuskonferenz 2023 CY - Clausthal Zellerfeld, Germany DA - 20.06.2023 KW - LIBS PY - 2023 AN - OPUS4-57753 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Friedrich, Christian T1 - Eignungsprüfungen geophysikalischer Sensoren zur Rissdetektion an Demonstrationsbauwerken N2 - Bei der Betonage von Abdichtbauwerken können Temperaturen bis 110 °C und hohe Drücke bis 5 MPa erreicht werden. Mittels Technikumsversuchen wurde nachgewiesen, dass Mikroakustik- und Ultraschallsensoren zum Einbau in Demonstrationsbauwerke geeignet sind. Die Untersuchungen wurden bei der BAM (Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung) in Berlin durchgeführt. Es ist vorgesehen, die Sensoren in Morsleben am Demonstrationsbauwerk im Anhydrit einzusetzen. T2 - 84. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft CY - Jena, Germany DA - 10.03.2024 KW - Ultraschall KW - Eignungsprüfung KW - Risse KW - Abdichtbauwerk KW - Anhydrit PY - 2024 AN - OPUS4-59772 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Küttenbaum, Stefan T1 - ZfPStatik - Verbesserte Beurteilung von Bestandsbauwerken N2 - Vorgestellt werden - die Projektziele - das Konsortium - die allgemeine Vorgehensweise - und aktuelle Fortschritte im WIPANO-Projekt "ZfPStatik" (Stand: Februar 2023). T2 - 3. vierteljährliche Versammlung des Projektkonsortiums CY - Neubiberg, Germany DA - 07.02.2023 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Nachrechnung KW - Zuverlässigkeitsbewertung KW - Bestandsbauwerke PY - 2023 AN - OPUS4-57239 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grohmann, Maria T1 - Application of Elastic Reverse Time Migration to Ultrasonic Echo Data in Civil Engineering N2 - The ultrasonic echo technique is widely used in non-destructive testing for investigation and damage analysis of concrete constructions. Important applications include thickness measurements, geometry determination, the localization and characterization of built-in components as well as the detection of quality issues (cracks, honeycombing, low concrete strength). To improve ultrasonic data imaging of complicated structures in concrete, we transferred a seismic migration technique, the Reverse Time Migration (RTM), to non-destructive testing in civil engineering. In a preliminary study, we tested a 2D acoustic RTM algorithm on measured ultrasonic echo data acquired at a concrete foundation slab. Compared to the conventional used synthetic aperture focusing technique algorithms (SAFT) for ultrasonic data reconstruction, our acoustic RTM results showed a significant improvement in imaging the interior structure of the concrete slab. Vertical reflectors were reconstructed which was not possible by traditional imaging. In contrast to SAFT, RTM is a wavefield-continuation method in time and uses the full wave equation. RTM is, thus, able to include multiple reflections and to handle multi-pathing as well as many other complex situations. As a drawback RTM requires extensive computing power and memory capacity. Nevertheless, due to progresses in parallel processing and other computational technologies RTM has become appealing for the application in the field of non-destructive testing. An RTM algorithm, which uses the full elastic wave equation instead of the full acoustic one (as applied in our preliminary work) has the potential to optimize the imaging results even further. This is due to the fact, that our ultrasonic measurement data are generated by exciting elastic waves. Thus, in a first step, two 2D elastic RTM algorithms were tested on synthetic ultrasonic echo data generated with a concrete model consisting of several steps and circular shaped air inclusions. In addition, two imaging conditions were evaluated to reduce migration artifacts. Our synthetic elastic RTM results showed an enhancement in imaging the features inside the test model compared to acoustic RTM and SAFT. In a second step, we acquired ultrasonic measurement data at a concrete test specimen consisting of three steps and four air filled tendon ducts. The evaluation of the real data with our elastic RTM code was also successful and the reconstruction of the geometries of the steps and tendon ducts could be improved. With our study we have shown that elastic RTM is a step forward for ultrasonic testing in civil engineering. T2 - NDT-CE 2022 CY - Zurich, Switzerland DA - 16.08.2022 KW - Ultrasonic Echo Technique KW - Reverse Time Migration KW - Synthetic Aperture Focusing Technique PY - 2022 AN - OPUS4-56113 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Imani, A. A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Nondestructive Evaluation of Bridges without Structural Plans for Load Rating Purposes N2 - According to the NBI database, more than 21,000 in-service U.S. bridges lack sufficient structural documentation necessary for analytical load rating. Among these are a significant proportion of older prestressed concrete bridges. Given the lack of documentation on the reinforcing layout, such structures cannot be load rated analytically and are often subject to engineering judgement as the basis for rating. Otherwise, the typical approach for load rating such bridges is to conduct costly proof load testing and destructive probing together with making conservative assumptions. Therefore, any improvement to current practices will benefit DOTs and taxpayers alike. Accurately reconstructed 3D images of the girders to reflect the internal reinforcement could mitigate the need for costly, if not impractical, destructive testing and proof load testing, and help reduce dependency on conservative assumptions. This study examines a comprehensive NDE approach using ultrasonic tomography and GPR to aid in gathering structural information for load rating purposes. Different types of AASHTO and hollow core girders were tested. T2 - NDT-CE 2022 CY - Zurich, Switzerland DA - 16.08.2022 KW - Ultrasound KW - Radar KW - Bridges KW - Load rating PY - 2022 AN - OPUS4-56356 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Munsch, Sarah Mandy T1 - Ermittlung der Oberflächenrelaxivität in Sandsteinen - ein Methodenvergleich N2 - Mit dem zerstörungsfreien Verfahren der nuklear magnetischen Resonanz (NMR) mit Fokus auf 1H-Protonen lässt sich der Feuchtegehalt in porösen Materialien bestimmen und bei einem vollgesättigten Medium eine Porengrößenverteilung ableiten. Für die Ermittlung der Porengrößenverteilung muss die gemessene T2-Relaxationszeitenverteilung mit dem Parameter Oberflächenrelaxivität (OR) umgerechnet werden. Ist dieser Parameter für das zu untersuchende Medium unbekannt, kann dieser mithilfe von Vergleichsverfahren abgeschätzt werden. Dabei kommen z. B. Gassorption, Quecksilberporosimetrie (MIP), Dünnschliff-Mikroskopie oder µ-Computer-Tomographie (µ-CT) zum Einsatz. Da die verschiedenen Verfahren allerdings unterschiedliche Auflösungsgrenzen aufweisen und auf verschiedenen physikalischen Prinzipien beruhen, können die ermittelten ORs für ein Medium stark variieren. Um ein besseres Verständnis für die OR und die Einflüsse der Vergleichsverfahren zu bekommen, wurden 19 verschiedene Sandsteintypen untersucht. Die OR wurde zum einen basierend auf der spezifischen inneren Oberfläche aus der dynamischen Dampfsorption (DVS) und der Gassorption abgeleitet. Zum anderen wurden die Relaxationszeitenverteilungen durch manuelles Anpassen der OR derart in Porengrößenverteilungen umgerechnet, sodass es eine Übereinstimmung mit den Porengrößenverteilungen aus MIP und/oder µ-CT gibt. Die Umrechnung von Relaxationszeitverteilungen in eine Porengrößenverteilung berücksichtigt dabei sowohl fast- als auch slow-diffusion. Insgesamt ergab sich für die Sandsteine ein breites Spektrum an ORs, bei dem die über die innere spezifische Oberfläche ermittelten ORs andere Größenordnungen aufwiesen (< 10 µm/s), als bei dem Vergleich mit MIP oder µ-CT (bis 600 µm/s). Die mit MIP und µ-CT ermittelten Werten lagen dabei um einen Faktor von 1 bis 30 auseinander. Dieser umfangreiche Datensatz, der vier verschiedene Vergleichsverfahren einbezieht, soll neue Erkenntnisse in der Charakterisierung von porösen Materialien (z. B. bezüglich der Oberflächenrauigkeit) und in der Ursache für die starke Variation der OR ermöglichen. Durch das Berücksichtigen von fast- als auch slow-diffusion, können dabei sogar Daten in eine Porengrößenverteilung umgerechnet werden, bei denen das fast-diffusion-Kriterium nach Brownstein und Tarr nicht erfüllt ist. Außerdem ergibt sich aus der Berücksichtigung des slow-diffusion-Regimes ein neues Verständnis für die obere Auflösungsgrenze von NMR. T2 - 82. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft CY - Online meeting DA - 07.03.2022 KW - NMR KW - Sandsteine KW - Oberflächenrelaxivität KW - Porengrößenverteilung PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-544721 UR - https://e-docs.geo-leo.de/handle/11858/9672 DO - https://doi.org/10.23689/fidgeo-5330 AN - OPUS4-54472 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Munsch, Sarah Mandy T1 - Möglichkeiten und Grenzen der zerstörungsfreien Erfassung niedriger Feuchtegehalte in teilgesättigten Sandsteinen mit 1H-NMR N2 - Die zerstörungsfreie Ermittlung der Materialfeuchte in Baustoffen ist für das Bauwesen von großer Bedeutung, denn ein erhöhter Feuchteeintrag kann zu Schimmelbildung, Alkali-Kieselsäure-Reaktionen, Korrosion etc. führen und somit ein hohes Schadenspotential mit sich bringen. Auch wenn zur qualitativen Lokalisierung möglicher Schad- und Risikostellen bereits zahlreiche zerstörungsfreie Verfahren in der Praxis Anwendung finden, besteht ein Mangel an quantitativen Verfahren, die auch bei niedrigen Feuchtegehalten sensitiv sind. Eine Methode zur zerstörungsfreien und quantitativen Bestimmung des Feuchtegehaltes und der effektiven Porosität ist die 1H-Kernspinresonzanzmethode (NMR). Da NMR sensitiv für die molekulare Beweglichkeit von Wasserstoffprotonen ist, lassen sich Informationen über die Bindungsform und -stärke sowie der Umgebung (Porengröße und Mineralzusammensetzung) der Wasserstoffprotonen gewinnen. Obwohl es bereits seit über 20 Jahren mobile NMR-Messeräte gibt, wird NMR heutzutage immer noch weitestgehend im Labor eingesetzt. Dies liegt daran, dass sie aufgrund der verwendeten Permanentmagnete schwer sind und nur äußerst geringe Eindringtiefen ermöglichen. In einer derzeit laufenden Forschungsarbeit wird deshalb ein speziell für Bohrkerne entworfener NMR-Tomograph eingesetzt. Mit seiner minimalen Echozeit von 50 µs lässt sich (abhängig von der Oberflächenrelaxivität) Wasser bis in nanometergroßen Poren erfassen. Um die Sensitivität von NMR bei Teilsättigung zu untersuchen, wurden verschiedene Sandsteinproben in Exsikkatoren mit relativen Luftfeuchten im Bereich von 33 % bis 96 % gelagert. Als Referenzen dienen zum einen das NMR-Signal bei Vollsättigung und zum anderen die Porengrößenverteilung aus Quecksilberporosimetriemessungen (MIP). Um die NMR-Sensitivität zu bewerten, wird die Korrelation der NMR-Amplitude mit den gravimetrisch ermittelten Feuchtegehalten sowie ein Vergleich der Porosität aus NMR und MIP betrachtet. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, dass sowohl die Reduzierung der Wasserfilmdicke als auch die Verkleinerung von Porengrößen zu einer ähnlichen Verkürzung der T2-Relaxationszeit führt. Als Ausblick wird ein Lösungsansatz vorgestellt, bei dem die NMR-Signale mit der Wasserfilmdickenberechnung basierend auf der relativen Luftfeuchte im Material korreliert werden. T2 - 81. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft CY - Online meeting DA - 01.03.2021 KW - NMR KW - Sandsteine KW - Porosität KW - Oberflächenrelaxivität KW - Feuchtegehalt PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-522271 DO - https://doi.org/10.23689/fidgeo-3957 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-52227 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -