TY - JOUR A1 - Völker, Tobias A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gornushkin, Igor B. A1 - Kratochvilo, L. A1 - Pořízka, P. A1 - Kaiser, J. A1 - Millar, S. A1 - et al., T1 - Interlaboratory comparison for quantitative chlorine analysis in cement pastes with laser induced breakdown spectroscopy N2 - Concrete structures experience severe damage during service, for example due to pitting corrosion of rebars caused by the ingress of chlorine (Cl) into the porous concrete structure. The ingress can be monitored using laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS), a recently introduced civil engineering technique used to detect Cl in concrete structures in addition to conventional wet chemistry methods. The key advantages of LIBS are high spatial resolution, which is important when analyzing heterogeneous concrete samples, as well as the almost complete absence of sample preparation. To assess LIBS as a reliable analytical method, its accuracy and robustness must be carefully tested. This paper presents the results of an interlaboratory comparison on the analysis of Cl in cement paste samples conducted by 12 laboratories in 10 countries. Two sets of samples were prepared with Cl content ranging from 0.06 to 1.95 wt% in the training set and 0.23–1.51 wt% in the test set, with additional variations in the type of cement and Cl source (salt type). The overall result shows that LIBS is suitable for the quantification of the studied samples: the average relative error was generally below 15%. The results demonstrate the true status quo of the LIBS method for this type of analysis, given that the laboratories were not instructed on how to perform the analysis or how to process the data. KW - LIBS KW - Interlaboratory comparison KW - Round robin test KW - Cement KW - Chlorine PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.sab.2023.106632 SN - 0584-8547 VL - 202 SP - 1 EP - 8 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-57102 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Kainz, C. A1 - Braml, T. ED - Matos, J.C. T1 - Non-destructively Measurable Quantities Relevant to Reliability Assessment of Existing Concrete Bridges – Case Studies N2 - In reliability assessment of existing bridges, collected information about the structure can be utilized to modify partial safety factors and to refine characteristic values individually. In this way, uncertainties covered in initial calculation models and arising from assumptions can be reduced as well as biases identified and corrected. This allows for more realistic assessments and more appropriate decisions on actions to be taken. However, the on-site observation of information is generally associated with certain costs. For this reason, an efficient data-supported reassessment requires that only the individually relevant testing tasks are solved. Additional sensitivity analyses can further be used to specify the requirements on certain inspections, such as the testing result quality to be achieved, in order to avoid too imprecise or too expensive measurements on-site. In this contribution, the methodology for the demand-actuated definition of measurement objectives is demonstrated using the example of non-destructive concrete testing methods and findings from reassessments of two prestressed concrete bridges. Each case study includes the semi-probabilistic identification of structural weak points in ultimate and serviceability limit states, a comparison with respective probabilistic sensitivity analyses, and the subsequent derivation of parameters that are a) measurable and b) highly relevant in the individual reliability analyses. KW - Reliability KW - Assessment KW - Existing structures KW - Non-destructive testing PY - 2024 SN - 978-3-031-60270-2 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-60271-9_18 VL - 494 SP - 209 EP - 219 PB - Springer CY - Cham AN - OPUS4-60613 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Kainz, C. A1 - Braml, T. A1 - Keuser, M. A1 - Soukup, A. A1 - Küttenbaum, Stefan ED - Matos, J.C. T1 - Reassessment of Existing Concrete Bridges with Full Probabilistic Methods – Case Studies and Discussion of Relevant Input Parameters N2 - This article presents two case studies for a full-probabilistic assessment of existing concrete bridges combined with the use of the finite element method for the evaluation of the internal forces. Since the structures already exist, additional information about material parameters and loading conditions can be collected. With a sensitivity analysis, the contribution of each parameter to the total uncertainty is examined and the relevance of their actual value and variation is shown. The first case study is a single-span reinforced concrete frame bridge on the German highway A92 constructed in the year 1985. With a span of around 5 m, but a width of 27 m and a skewness of 70 gon, the bridge is modelled as a three-dimensional finite element model. The second case study is a two-span reinforced concrete frame bridge from 1986 with span lengths of about 7,50 m each. The superstructure is a 45 cm thick slab and the base plate has a thickness of 80 cm. The assessment is performed based on the semi-probabilistic safety concept according to the codes first and secondly with a full-probabilistic calculation. In this article the selection of parameters for the relevant input data are presented and discussed. The results of the sensitivity analysis are used for the setup of measurements to acquire important data for the modelling in the critical limit states. KW - Reliability KW - Assessment KW - Existing structures PY - 2024 SN - 978-3-031-60271-9 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-60271-9_41 VL - 494 SP - 440 EP - 451 PB - Springer CY - Cham AN - OPUS4-60614 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Özlü, C. A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Kainz, C. A1 - Braml, T. A1 - Taffe, A. T1 - Probabilistischer Nachweis einer Spannbetonbrücke – Teil 1 N2 - AbstractDer Erhalt der bestehenden Verkehrsinfrastruktur ist eine große Herausforderung, da die Bauwerke fortwährend altern, die Verkehrsbeanspruchung zunehmend steigt und deren umfassender Ersatz mit Blick auf begrenzte Budgets und Ressourcen nicht möglich ist. An Bestandsbauten können tatsächliche Materialkennwerte, Geometrien oder Einwirkungen objektspezifisch erfasst werden. Die Nachrechnung von Bestandsbrücken erfolgt in Deutschland gemäß Nachrechnungsrichtlinie nach Stufen 1 und 2 mit dem semiprobabilistischen Teilsicherheitskonzept. Nur im Ausnahmefall wird eine messbasierte Bewertung oder eine wissenschaftliche Betrachtung gemäß Stufen 3 und 4 durchgeführt. Die Einbeziehung zusätzlicher Informationen aus der Zustandserfassung bietet jedoch viele Vorteile für eine realitätsnahe Bewertung. In probabilistischen Berechnungsmethoden können solche Kenntnisse direkt in der Berechnung berücksichtigt werden. Ziel dieses zweiteiligen Beitrags ist die Vorstellung der Potenziale und Vorteile bei der direkten Berücksichtigung der Ergebnisse von zerstörungsfreien Prüfverfahren bei der Zustandsbewertung von Brückenbauwerken. Das Konzept wird an einer Spannbetonbrücke vorgestellt. Der erste Teil befasst sich mit den Möglichkeiten zur Überführung der Eingangswerte der üblichen semiprobabilistischen Berechnung in stochastische Modelle. Ausgehend von der semiprobabilistischen Nachrechnung nach derzeitigem Regelwerk wird die probabilistische Modellierung aller relevanten Basisvariablen für die Grenzzustände der Tragfähigkeit Biegung, Querkraft und Torsion ausgeführt. KW - Zuverlässigkeitsanalyse KW - Nachrechnung KW - Bestandsbauwerk PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1002/best.202400018 VL - 119 IS - 7 SP - 509 EP - 523 PB - Wiley AN - OPUS4-60615 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Özlü, C. A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Kainz, C. A1 - Braml, T. A1 - Taffe, A. T1 - Probabilistischer Nachweis einer Spannbetonbrücke – Teil 2 N2 - AbstractIm zweiten Teil dieses Beitrags werden die Grenzzustandsfunktionen für die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit für Biegung mit Normalkraft, Querkraft mit Querkraftbewehrung und Torsion vorgestellt. Die Eingangsgrößen der mechanischen Widerstandsmodelle werden durch zahlreiche Abbildungen illustriert. Auf Grundlage der probabilistischen Modelle aus dem ersten Teil dieses Aufsatzes und der mechanischen Modelle aus diesem zweiten Teil werden die probabilistischen Nachweise geführt. Die Ergebnisse aus der Zuverlässigkeitsanalyse werden mit den semiprobabilistischen Berechnungsergebnissen verglichen. Mittels Parameterstudien wird gezeigt, welche Eingangsgrößen im Standsicherheitsnachweis die größten Einflüsse auf die Bauwerkszuverlässigkeit haben. Die Messung dieser Parameter ist entsprechend besonders nützlich. Auf dieser Basis wird abschließend gezeigt, welche Chancen sich aus der Durchführung von zerstörungsfreien Bauwerksprüfungen für die Nachrechnung ergeben. KW - Zuverlässigkeitsanalyse KW - Nachrechnung KW - Bestandsbauwerk PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1002/best.202400020 SN - 1437-1006 VL - 119 SP - 1 EP - 14 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-60616 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Küttenbaum, Stefan T1 - Imaging of results in NDT-CE: Strength and limitations in the use of Radar vs. Ultrasonic Echo N2 - Presentation on behalf of the co-author specified in BAM-Publica. Study on capabilities of volume methods (GPR, Ultrasonic Echo) regarding lateral and depth localisation of reinforcement and tendons in concrete components. Varied boundary conditions: spacing and diameter of both the near surface rebars of the mesh, and the reflectors of interest, as well as component thickness and concrete cover. Please find corresponding references on slide 2. T2 - 6th International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting (ICCRRR2022) CY - Cape Town, South Africa DA - 03.10.2022 KW - Reinforcement KW - Tendon duct KW - Concrete KW - NDT KW - Localisation PY - 2022 AN - OPUS4-55987 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grohmann, Maria T1 - Anwendung der Reverse-Time Migration auf Ultraschall-Echo-Daten in der zerstörungsfreien Prüfung von Betonbauteilen N2 - Das Ultraschall-Echo-Verfahren ist eine klassische zerstörungsfreie Prüftechnik zur Geometriebestimmung sowie Schadensanalyse von Betonkonstruktionen. Um die Abbildung der Ultraschalldaten von komplexen Betonstrukturen zu verbessern, haben wir die Reverse-Time Migration (RTM) aus der Seismik auf die zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen übertragen. In einer Vorstudie haben wir einen 2D akustischen RTM Code verwendet und an realen Ultraschalldaten, die an einer Betonfundamentplatte aufgenommen wurden, getestet. Im Vergleich mit dem herkömmlichen Rekonstruktionsalgorithmus für Ultraschalldaten, der Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT), zeigten die akustischen RTM-Ergebnisse eine deutliche Verbesserung in der Abbildung der inneren Struktur der Betonfundamentplatte. Vertikale Reflektoren konnten rekonstruiert werden, was mit dem herkömmlichen Abbildungsverfahren nicht möglich war. RTM ist, im Gegensatz zu SAFT, eine wellengleichungsbasierte Migrationsmethode und beruht auf der numerischen Lösung der vollständigen Wellengleichung. Die Vorteile sind, dass der Algorithmus sämtliche Informationen des Wellenfeldes verwendet und daher verschiedene Welleneffekte wie z.B. Multipathing berücksichtigt werden können. Die RTM bietet damit die Möglichkeit auch stark geneigte Reflektoren sowie Streukörper mit komplexen Geometrien darzustellen. Ein Nachteil ist jedoch die lange Rechenzeit und der hohe Bedarf an Speicherkapazität. Ein RTM-Algorithmus, der die elastische Wellengleichung anstatt der akustischen verwendet (wie in unserer Vorstudie angewandt), hat das Potenzial, die Abbildungsergebnisse noch weiter zu optimieren. Das liegt daran, dass unsere Ultraschallmessdaten durch Anregung elastischer Wellen generiert werden. In einem ersten Schritt haben wir zwei elastische 2D-RTM-Algorithmen an synthetischen Ultraschalldaten getestet. Diese wurden mit einem Betonmodell, bestehend aus mehreren Stufen und kreisförmigen Lufteinschlüssen, erzeugt. In einem zweiten Schritt wurden reale Ultraschalldaten mit Scherwellenprüfköpfen an einer Betonstufenplatte mit integrierten Hüllrohren aufgenommen. Die Auswertung der realen Daten mit unserem elastischen RTM-Code war ebenfalls erfolgreich. Wir konnten die Abbildungsqualität der Stufen und Hüllrohre im Vergleich zur akustischen RTM und SAFT verbessern. T2 - Tagung Deutsche Geophysikalische Gesellschaft DGG CY - Munich, Germany DA - 07.03.2022 KW - Ultraschall-Echo-Verfahren KW - Reverse Time Migration KW - Synthetic Aperture Focusing Technique PY - 2022 AN - OPUS4-56112 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 - Niederleithinger, Ernst T1 - PREDIS The pre-disposal management of radioactive waste N2 - This presentation summarizes the opbjectives and the progress of the EURATOM project PREDIS (pre-disposal management of radioactive waste) and its workpackage 7 in particular. Focus is on the development of wireless sensors for monitoring radioactive waste packages, measuring radiation, temperature, pressure and humidity. T2 - DigiDecom 2022 CY - Halden, Norway DA - 18.10.2022 KW - Radioactive waste KW - Monitoring KW - Wireless KW - RFID PY - 2022 AN - OPUS4-56321 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 - JOUR A1 - Völker, Tobias A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Kapteina, Gesa A1 - Wilsch, Gerd A1 - Millar, Steven A1 - Reichling, Kenji T1 - Neues DGZfP-Merkblatt B14: Quantifizierung von Chlorid in Beton mittels LIBS N2 - Bei der Erhaltung von Stahlbetonbauwerken ist der Chloridgehalt im Beton ein wichtiger Parameter zur Festlegung geeigneter Instandsetzungsmaßnahmen. Die bisher etablierten Verfahren basieren auf der nasschemischen Analyse einer Probe, Bohrmehl oder aufgemahlener Segmente eines Bohrkerns. Das Verfahren liefert einen Chloridgehalt je Tiefensegment, was mit einer starken Homogenisierung der Probe einhergeht, wodurch detaillierte Informationen zu Chloridunterschieden im Millimeterbereich verloren gehen. Eine alternative Methode ist die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS), die nicht nur die quantitative ortsaufgelöste Bestimmung des Chloridgehalts im Bezug zur Zementmasse ermöglicht, sondern auch simultan detaillierte Informationen über die Verteilung vieler anderer chemischer Elemente liefert. Die räumliche Auflösung liegt in der Regel im Bereich von einigen Millimetern, kann aber bei Bedarf auf 0,1 mm oder weniger erhöht werden. Das neue Merkblatt B14 „Quantifizierung von Chlorid in Beton mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS)“ der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfungen (DGZfP) regelt und vereinheitlicht erstmals die zuverlässige und reproduzierbare Ermittlung des Chloridgehalts mit LIBS. In diesem Beitrag wird das Merkblatt vorgestellt und anhand praktischer Anwendungsbeispiele das Potenzial von LIBS für Fragestellungen in der Betonerhaltung verdeutlicht. KW - LIBS KW - Chlor KW - Chlorid KW - Beton KW - Bauwerksdiagnostik PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1002/best.202400014 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-60005 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Johann, Sergej A1 - Stürenberg, Jan A1 - Tandon, Aditya T1 - Robotergestütztes Bauwerksmonitoring basierend auf eingebetteter Sensorik N2 - In den letzten Jahrzehnten hat sich das Bauwerksmonitoring (engl. „Structural Health Monitoring“, SHM) zu einer nützlichen Ergänzung routinemäßiger Inspektionen entwickelt. SHM ermöglicht die frühzeitige Erkennung von Schäden an Bauwerken und dadurch die frühe, und somit kostengünstige, Durchführung von Reparatur- und Wartungsarbeiten. Mit dem Aufkommen drahtloser Technologien und Fortschritten in der Informations- und Kommunikationstechnologie werden Bauwerke zunehmend mit drahtlosen Sensorknoten ausgestattet, um für SHM relevante Bauwerksdaten zu erfassen, zu analysieren und zu übertragen. Eine vielversprechende Methode für SHM ist die direkte Einbettung von Sensoren in den Beton. In diesem Beitrag wird ein Sensorsystem zur Einbettung in Beton vorgestellt, das in der Lage ist, die im Beton aufgenommenen Bauwerksdaten auszuwerten. Die Sensoren werden bei Bedarf von vierbeinigen Robotern mittels Radio Frequency Identification (RFID) ausgelesen und mit Energie versorgt, was einen automatisierten und effizienten Prozess ermöglicht. Der prototypische Prozess zur automatischen Erfassung von Bauwerksdaten mit eingebetteter Sensorik und vierbeinigen Robotern wird durch Tests in einer Büroumgebung validiert. Die Ergebnisse der Tests bestätigen die automatische und effiziente Erfassung von Bauwerksdaten, die eine frühzeitige Erkennung von Bauwerksschäden, auch von nicht sichtbaren Schäden, ermöglicht, und eine folgerichtige Weiterentwicklung des modernen Bauwerksmonitorings repräsentiert. T2 - 35. Forum Bauinformatik CY - Hamburg, Germany DA - 18.09.2024 KW - Radio Frequency Identification (RFID) KW - Bauwerksmonitoring (SHM) KW - Eingebettete Sensorik KW - Vierbeinige Roboter KW - Autonome Navigation PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-621890 DO - https://doi.org/10.15480/882.13502 SP - 139 EP - 146 AN - OPUS4-62189 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stührenberg, Jan T1 - Robotergestütztes Bauwerksmonitoring basierend auf eingebetteter Sensorik N2 - In den letzten Jahrzehnten hat sich das Bauwerksmonitoring (engl. „Structural Health Monitoring“, SHM) zu einer nützlichen Ergänzung routinemäßiger Inspektionen entwickelt. SHM ermöglicht die frühzeitige Erkennung von Schäden an Bauwerken und dadurch die frühe, und somit kostengünstige, Durchführung von Reparatur- und Wartungsarbeiten. Mit dem Aufkommen drahtloser Technologien und Fortschritten in der Informations- und Kommunikationstechnologie werden Bauwerke zunehmend mit drahtlosen Sensorknoten ausgestattet, um für SHM relevante Bauwerksdaten zu erfassen, zu analysieren und zu übertragen. Eine vielversprechende Methode für SHM ist die direkte Einbettung von Sensoren in den Beton. In diesem Beitrag wird ein Sensorsystem zur Einbettung in Beton vorgestellt, das in der Lage ist, die im Beton aufgenommenen Bauwerksdaten auszuwerten. Die Sensoren werden bei Bedarf von vierbeinigen Robotern mittels Radio Frequency Identification (RFID) ausgelesen und mit Energie versorgt, was einen automatisierten und effizienten Prozess ermöglicht. Der prototypische Prozess zur automatischen Erfassung von Bauwerksdaten mit eingebetteter Sensorik und vierbeinigen Robotern wird durch Tests in einer Büroumgebung validiert. Die Ergebnisse der Tests bestätigen die automatische und effiziente Erfassung von Bauwerksdaten, die eine frühzeitige Erkennung von Bauwerksschäden, auch von nicht sichtbaren Schäden, ermöglicht, und eine folgerichtige Weiterentwicklung des modernen Bauwerksmonitorings repräsentiert. T2 - 35. Forum Bauinformatik CY - Hamburg, Germany DA - 18.09.2024 KW - Radio Frequency Identification (RFID) KW - Bauwerksmonitoring (SHM) KW - Eingebettete Sensorik KW - Vierbeinige Roboter KW - Autonome Navigation PY - 2024 AN - OPUS4-62190 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Duddi, M. A1 - Kocherla, Amarteja A1 - Subramaniam, K. V. L. T1 - Evaluation of boundary and material influences on the dynamic electromechanical impedance response of the embedded PZT sensor in concrete N2 - The article explores the material and structural size effects on the electrical impedance response of the embedded PZT sensors which are used as an sensors/actuator in the smart sensing concrete. An embedded sensor for use in concrete monitoring is developed using Lead Zirconate Titanate (PZT). The electrical impedance (EI) response of the sensor placed inside concrete cubes of varying sizes are recorded for an applied electrical input of varying frequency. The dynamic response of the embedded PZT sensor to the applied electrical input is determined by the mechanical impedance offered by the surrounding medium. In specimens of finite size, the mechanical impedance to the motion of the PZT is influenced by the combination of dynamic material resistance and structural stiffness (size of the structure). The current study examined the effects of material resistance and size of structure on the EI response of the PZT sensor embedded in concrete medium. The influence of the size of the medium from small-sized specimens is seen in the form of secondary peaks, identified as structural peaks, on the resonance spectrum of the embedded PZT sensor. The structural peaks on the EI response are very dominant in the concrete cube of small sizes. Magnitude and intensity of these structural peaks attenuate with an increase in the size of the concrete cube. Also, the EI response from the smaller-sized specimens registered a significant leftward shift in the spectrum. The observations from the numerical simulations also showed the mechanical impedance of the surrounding concrete medium to the motion of the PZT also increases and converges at 150 mm. At sizes below 150 mm, the structural effects that are influenced by the specimen boundary must be separated to access the material properties of the concrete medium from the measured EI response of an embedded PZT sensor. At sizes, larger than 150 mm, the dynamic motion of the PZT patch and the measured EI response of the PZT patch depend only on the dynamic material properties of the concrete medium around the sensor. The zone of influence and its importance in standardization of PZT sensor for SHM of concrete structures is discussed. KW - PZT KW - Concrete sensor KW - Embedded KW - Electrical impedance KW - Mechanical impedance KW - Zone of influence PY - 2023 DO - https://doi.org/10.1016/j.sna.2023.114575 SN - 0924-4247 SN - 1873-3069 VL - 361 SP - 1 EP - 12 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-61791 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Narayanan, A. A1 - Duddi, M. A1 - Kocherla, Amarteja A1 - Subramaniam, K. V. L. T1 - Continuous monitoring of the early-age strength development of cement paste using embeddable piezoelectric-based ultrasonic transducers N2 - A piezoelectric-based ultrasonic transducer that can be embedded at the time of casting is developed for the purpose of continuously monitoring the early-age strength development of cement paste. The transducers that have been developed are equipped with various levels of protection in order to enhance their resilience in an alkaline environment and mitigate the risk of short-circuits. The transducers are operated in actuator-receiver mode. The obtained ultrasonic signal is analyzed in frequency domain. The initial and final setting time estimated from calorimetry measurements demonstrated a strong agreement with the proposed frequency domain approach. The observed behavior of concrete in wave transmission measurements exhibits similarities to that of an electronic filter. Initially, concrete behaves similar to a low-pass filter, but as time elapses, it transitions into a high-pass filter. T2 - 9th Civil Structural Health Monitoring Workshop (CSHM-9) CY - Kuwait City, Kuwait DA - 12.02.2024 KW - Hydration KW - Embedded sensor KW - Early-age KW - Cementitious KW - PZT KW - Ultrasonic PY - 2024 SN - 978-3-031-62252-6 SN - 978-3-031-62255-7 SN - 978-3-031-62253-3 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-62253-3_4 SN - 2366-2557 N1 - Serientitel: Lecture notes in civil engineering – Series title: Lecture notes in civil engineering VL - 516 SP - 44 EP - 51 PB - Springer Nature Switzerland CY - Cham AN - OPUS4-62593 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Duddi, M. A1 - Kocherla, Amarteja A1 - Subramaniam, K. V. L. T1 - Real-time monitoring of concrete properties using an embedded smart piezoelectric sensor with active and passive sensing abilities N2 - Concrete undergoes physical and chemical changes from the time of casting. These changes in early stage of hydration of concrete, highly influence the final properties and overall performance of concrete structures. Comprehensive health monitoring sensors can help to improve the quality and performance of concrete structures by providing detailed and accurate real-time information about the properties and condition of concrete at different stages of its life cycle. In this study, an embedded smart PZT (Lead Zirconate and Titanium) sensor is developed and its potential for comprehensive health monitoring of concrete structures is explored. To protect the PZT sensor from short-circuiting and alkaline environment, a robust and sensitive protection scheme is developed. The developed embedded smart PZT sensor was placed in the concrete during casting to infer the in-situ properties of concrete through active and passive sensing techniques. Through active sensing techniques Electrical Impedance (EI) and wave propagation (WP), the hydration and damage are monitored, respectively; through passive sensing techniques vibration, and acoustic emission (AE), the development of Young’s modulus and cracking in concrete are monitored. The methodology to infer the changes inworkability, complete set behavior, property development, and crack opening in concrete structures is developed. The reproducibility of all these techniques using the developed embedded smart PZT sensor is established. Since the developed sensor is capable of both active and passive sensing, it allows for a more comprehensive and flexible approach to health monitoring. This contributes to increased data accuracy, reliability, and a more holistic understanding of the concrete structure’s condition. T2 - 1st Interdisciplinary Symposium on Smart & Sustainable Infrastructure (ISSSI 2023) CY - Vancouver, BC, Canada DA - 04.09.2023 KW - Embedded smart PZT sensor KW - Electrical impedance (EI) KW - Wave propagation (WP) KW - Acoustic emission (AE) KW - Vibration monitoring KW - Hydration KW - Damage PY - 2024 SN - 978-3-031-53388-4 SN - 978-3-031-53389-1 SN - 978-3-031-53391-4 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-53389-1_96 SN - 2211-0844 N1 - Serientitel: RILEM bookseries – Series title: RILEM bookseries VL - 48 SP - 1089 EP - 1100 PB - Springer Nature CY - Cham AN - OPUS4-62681 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Machbarkeitsstudie zur Zustandserfassung von Spannbetonschwellen mit dem Ultraschallverfahren N2 - Das niederfrequente Ultraschallverfahren zur zerstörungsfreien Zustandserfassung von Stahlbetonkomponenten findet im Bauwesen umfangreiche Anwendung. Multistatische Arrays sind am Markt verfügbar und ausgelegt für die Prüfung großflächiger Betonstrukturen. In einer Machbarkeitsstudie wird überprüft, ob eine Zustandserfassung an schlanken Spannbetonschwellen möglich ist. B70-Schwellen und B90-Weichenschwellen wurden hierfür im Labor, im Schienennetz und während der Wiederaufbereitung mit dem Ultraschallverfahren untersucht. Fokus ist die Detektion von Sickenrisse, Kopfrissen und Treibrissen im Bereich des Schwellenkopfes. Die rekonstruierten Ultraschalldaten zeigen für intakt-klassifizierte Schwellen ein reproduzierbares Rückwandecho und weitere Reflexionen an den Schwellenaußenkanten. Die Ausprägung der Amplitude variiert je nach Degradation durch Belastung und Verwitterung. Defekt-klassifizierte Schwellen mit z. B. Kopfrissen oder unterseitigen Abplatzungen unterscheiden sich im Signalbild deutlich durch oberflächennahe Reflexionen bzw. verschobene Rückwandechos. Basierend auf den untersuchten Schwellen zeigt die Machbarkeitsstudie, dass eine zerstörungsfreie Zustandserfassung mit Hilfe des Ultraschallverfahrens grundsätzlich möglich ist. T2 - 13. Fachtagung ZfP im Eisenbahnwesen CY - Erfurt, Germany DA - 12.03.2024 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Spannbetonschwelle KW - Ultraschallverfahren KW - Beton KW - Zustandsermittlung PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-596536 AN - OPUS4-59653 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Klewe, Tim T1 - Comparison of the Calcium Carbide Method and Darr Drying to Quantify the Amount of Chemically Bound Water in Early Age Concrete N2 - Hydration is the exothermic reaction between anhydrous cement and water, which forms the solid cement matrix of concrete. Being able to evaluate the hydration is of high interest for the use of both conventional and more climate-friendly building materials. The experimental monitoring is based on temperature or moisture measurements. The first needs adiabatic conditions, which can only be achieved in laboratory. The latter is often measured comparing the weight of the material sample before and after oven drying, which is time-consuming. This study investigates the moisture content of two cement-based and two calcium sulphate based mixtures for the first 90 days by using the calcium carbide method and oven drying at 40 °C and 105 °C (Darr method). Thereby, the amount of chemically bound water is determined to derive the degree of hydration. The calcium carbide measurements highly coincide with oven drying at 40 °C. The calcium carbide method is therefore evaluated as a suitable alternative to the time-consuming Darr drying. The prompt results are seen as a remarkable advantage and can be obtained easily in laboratory as well as in the field. KW - Concrete KW - Hydration KW - Material moisture KW - Calcium carbide method KW - Bound water KW - Darr method KW - Oven drying KW - Chemisorption KW - Physisorption PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-564519 DO - https://doi.org/10.3390/ma15238422 VL - 15 IS - 23 SP - 1 EP - 16 PB - MDPI AN - OPUS4-56451 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Stolpe, Heiko A1 - Wiehle, Philipp 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 µm), 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 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-571391 SP - 1 EP - 8 PB - RILEM CY - Champs-sur-Marne AN - OPUS4-57139 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Johann, Sergej A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Zimmek, David A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Smart electronic helper for long-term monitoring of bridges and building structures N2 - Increasing traffic volume on the one hand and ageing infrastructure on the other hand have created many new challenges for maintenance and structural health monitoring of roads and bridges. In the past, many bridges and road structures have been neglected, often resulting in traffic congestion, road closure, and increased repair costs. This research is concerned with the development of a system to improve the challenge of maintenance and early detection of damage, particularly moisture penetration and corrosion of steel reinforced concrete components. The objective is to develop a method that will also work after 30 years and longer. Many new IoT solutions are equipped with internal energy storage elements (accumulators or batteries) which are inappropriate here, since most relevant signs of concrete degradation occur after decades, where the functioning of such elements are more than questionable. The presented technology approach uses radio-frequency identification (RFID) and enables connectivity to sensors. It offers the advantage of an passive, completely independent energy supply without any energy storage components. Since the system should be permanently embedded in concrete, it is crucial to develop a long-term stable device which is adapted to the environmental influences of the structure, e.g., long-term resistance in very alkaline environment of pH 13. In numerous experiments, the robustness of the system was tested and evaluated. Various tests with encapsulations to protect the electronics were performed, and for long-term validation different concrete specimens were instrumented with RFID-sensor-systems. Their operating time is now around two years and investigations for signs of fatigue and damage to the encapsulation and the electronics are ongoing. T2 - SMAR 2019 CY - Potsdam, Germany DA - 27.08.2019 KW - Sensors KW - Passive RFID KW - Smart structures KW - SHT KW - Long term monitoring PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-501931 UR - https://www.ndt.net/?id=25011 SN - 1435-4934 VL - 25 IS - 1 SP - 1 EP - 6 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-50193 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Stolpe, Heiko A1 - Wiehle, Philipp 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 (less than1 µm), 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. These effects are prominent in the meso-pore range and might significantly alter the effective diffusion coefficient. KW - Earth material KW - Material moisture KW - Physisoprtion KW - Chemisorption PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-583811 DO - https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.09.034 SN - 2214-7853 SP - 1 EP - 8 PB - Elsevier Ltd. CY - Amsterdam, Niederlande AN - OPUS4-58381 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Küttenbaum, Stefan T1 - Zur Visualisierung von Schäden in Betonschwellen durch zerstörungsfreie Ultraschallprüfung N2 - Die bildgebende Ultraschalltechnik liefert Hinweise auf verdeckte Schäden in Spannbetonschwellen. Dieses zerstörungsfreie Prüfverfahren schafft eine objektive und vergleichbare Basis für die Zustandsbestimmung der Schwellen und ermöglicht die Optimierung von baulichen Erhaltungsstrategien. KW - Spannbetonschwellen KW - Zustandsbewertung KW - Verkehrsinfrastruktur PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-592914 UR - https://www.eurailpress.de/magazine.html SN - 0013-2845 IS - 12/23 SP - 26 EP - 31 PB - DVV Media Group CY - Hamburg AN - OPUS4-59291 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Küttenbaum, Stefan T1 - Zur Visualisierung von Schäden in Betonschwellen durch zerstörungsfreie Ultraschallprüfung N2 - Die bildgebende Ultraschalltechnik liefert Hinweise auf verdeckte Schäden in Spannbetonschwellen. Dieses zerstörungsfreie Prüfverfahren schafft eine objektive und vergleichbare Basis für die Zustandsbestimmung der Schwellen und ermöglicht die Optimierung von baulichen Erhaltungsstrategien. KW - Betonschwellen KW - Ultraschall KW - Schieneninfrastruktur KW - Gleisoberbau KW - Spannbetonschwelle PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-591889 UR - https://www.eurailpress.de/etr SN - 0013-2845 IS - 12 SP - 26 EP - 31 PB - DVV Media Group, Eurailpress CY - Hamburg AN - OPUS4-59188 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Braml, T. A1 - Taffe, A. A1 - Keßler, S. A1 - Maack, Stefan T1 - Reliability assessment of existing structures using results of nondestructive testing N2 - Making optimal decisions about the reliability of existing structures requires that the information used in assessment adequately represents the properties and the condition of the structures. The knowledge gap regarding a structure to be assessed can be successively filled by individually purposeful observations on site. This paper gives an overview of an approach for utilizing nondestructively gathered measurement results in reliability assessment of existing structures. An essential part of measurement-based stochastic modeling of basic variables is the calculation of measurement uncertainties, which serves to establish confidence in measurement, to ensure the comparability of unambiguously expressed measurement results, and to quantify the quality of the measured information. Regarding the current discourse on how to treat information collected on-site in the context of assessment, the authors recommend that measurement uncertainty becomes an uncertainty component mandatorily to be represented in measurement-based stochastic models. The main steps of the proposed concept are presented, and the advantages of its application are emphasized by means of a prestressed concrete bridge as case study. The bridge is assessed regarding the serviceability limit state decompression using ultrasonic and radar data measured at the structure. KW - Bridge KW - Measurement uncertainty KW - Prestressed concrete KW - Stochastic modeling KW - Probabilistic methods PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-529927 DO - https://doi.org/10.1002/suco.202100226 SN - 1751-7648 VL - 22 IS - 5 SP - 2895 EP - 2915 PB - John Wiley & Sons Ltd CY - Oxford AN - OPUS4-52992 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bühling, Benjamin A1 - Maack, Stefan A1 - Schweitzer, T. A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Enhancing the spectral signatures of ultrasonic fluidic transducer pulses for improved time-of-flight measurements N2 - Air-coupled ultrasonic (ACU) testing has proven to be a valuable method for increasing the speed in non-destructive ultrasonic testing and the investigation of sensitive specimens. A major obstacle to implementing ACU methods is the significant signal power loss at the air–specimen and transducer–air interfaces. The loss between transducer and air can be eliminated by using recently developed fluidic transducers. These transducers use pressurized air and a natural flow instability to generate high sound power signals. Due to this self-excited flow instability, the individual pulses are dissimilar in length, amplitude, and phase. These amplitude and angle modulated pulses offer the great opportunity to further increase the signal-to-noise ratio with pulse compression methods. In practice, multi-input multi-output (MIMO) setups reduce the time required to scan the specimen surface, but demand high pulse discriminability. By applying envelope removal techniques to the individual pulses, the pulse discriminability is increased allowing only the remaining phase information to be targeted for analysis. Finally, semi-synthetic experiments are presented to verify the applicability of the envelope removal method and highlight the suitability of the fluidic transducer for MIMO setups. KW - Air-coupled ultrasound KW - Fluidics KW - Signal processing KW - Pulse compression KW - MIMO KW - Hilbert transform PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-537853 DO - https://doi.org/10.1016/j.ultras.2021.106612 SN - 0041-624X VL - 119 SP - 1 EP - 12 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam, Netherlands AN - OPUS4-53785 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bühling, Benjamin A1 - Maack, Stefan A1 - Schönsee, Eric A1 - Schweitzer, Thorge A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Acoustic and flow data of fluidic and piezoelectric ultrasonic transducers N2 - This data article presents characteristic acoustic and flow data of a fluidic ultrasonic transducer as well as acoustic data of a commercial piezoelectric ultrasonic transducer used in non-destructive testing for civil engineering. The flow data has been acquired using hot-wire anemometry and a Pitot tube. The three-dimensional acoustic data of both devices has been acquired using a calibrated microphone. The distribution of characteristic acoustic properties of both transducers are extracted and given in addition to the raw data. The data presented in the article will be a valuable source for reference and validation, both for developing fluidic and alternate ultrasound generation technologies. Furthermore, they will give additional insight into the acoustic-flow interaction phenomena of high speed switching devices. This article is accompanying the paper Experimental Analysis of the Acoustic Field of an Ultrasonic Pulse Induced by a Fluidic Switch (Bühling et al., 2021) published in The Journal of the Acoustical Society of America, where the data is interpreted in detail and the rationale for characteristic sound properties of the fluidic transducer are given. KW - Ultrasound KW - Non-destructive testing KW - Air-coupled ultrasound KW - Fluidics KW - Acoustic-flow interaction KW - Piezoelectric transducer PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-531308 DO - https://doi.org/10.1016/j.dib.2021.107280 VL - 38 SP - 1 EP - 8 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-53130 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Wiehle, Philipp A1 - Munsch, Sarah Mandy T1 - About the dominance of mesopores in physisorption in amorphous materials N2 - Amorphous, porous materials represent by far the largest proportion of natural and men-made materials. Their pore networks consists of a wide range of pore sizes, including mesoand macropores. Within such a pore network, material moisture plays a crucial role in almost all transport processes. In the hygroscopic range, the pores are partially saturated and liquid water is only located at the pore fringe due to physisorption. Therefore, material parameters such as porosity or median pore diameter are inadequate to predict material moisture and moisture transport. To quantify the spatial distribution of material moisture, Hillerborg’s adsorption Theory is used to predict the water layer thickness for different pore geometries. This is done for all pore sizes, including those in the lower nanometre range. Based on this approach, it is shown that the material moisture is almost completely located in mesopores, although the pore network is highly dominated by macropores. Thus, mesopores are mainly responsible for the moisture storage capacity, while macropores determine the moisture transport capacity, of an amorphous material. Finally, an electrical analogical circuit is used as a model to predict the diffusion coefficient based on the pore-size distribution, including physisorption. KW - Physisorption KW - Mesopores KW - Amorphous materials KW - Macropores KW - Adsorbed water layer thickness KW - Material moisture KW - Moisture distribution PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-538525 UR - https://dataverse.harvard.edu/dataset.xhtml?persistentId=doi:10.7910/DVN/NILGW2 DO - https://doi.org/10.3390/molecules26237190 VL - 26 IS - 23 SP - 1 EP - 22 PB - MDPI AN - OPUS4-53852 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bühling, Benjamin A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Maack, Stefan A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Development of an Accurate and Robust Air-Coupled Ultrasonic Time-of-Flight Measurement Technique N2 - Ultrasonic time-of-flight (ToF) measurements enable the non-destructive characterization of material parameters as well as the reconstruction of scatterers inside a specimen. The time-consuming and potentially damaging procedure of applying a liquid couplant between specimen and transducer can be avoided by using air-coupled ultrasound. However, to obtain accurate ToF results, the waveform and travel time of the acoustic signal through the air, which are influenced by the ambient conditions, need to be considered. The placement of microphones as signal receivers is restricted to locations where they do not affect the sound field. This study presents a novel method for in-air ranging and ToF determination that is non-invasive and robust to changing ambient conditions or waveform variations. The in-air travel time was determined by utilizing the azimuthal directivity of a laser Doppler vibrometer operated in refracto-vibrometry (RV) mode. The time of entry of the acoustic signal was determined using the autocorrelation of the RV signal. The same signal was further used as a reference for determining the ToF through the specimen in transmission mode via cross-correlation. The derived signal processing procedure was verified in experiments on a polyamide specimen. Here, a ranging accuracy of <0.1 mm and a transmission ToF accuracy of 0.3μs were achieved. Thus, the proposed method enables fast and accurate non-invasive ToF measurements that do not require knowledge about transducer characteristics or ambient conditions. KW - Air-coupled ultrasound KW - Laser Doppler vibrometer KW - Refracto-vibrometry KW - Acousto-optic effect KW - Time-of-flight measurements KW - In-air ranging KW - Non-destructive testing PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-544711 DO - https://doi.org/10.3390/s22062135 VL - 22 IS - 6 SP - 1 EP - 17 PB - MDPI CY - Basel, Switzerland AN - OPUS4-54471 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bühling, Benjamin A1 - Maack, Stefan A1 - Strangfeld, Christoph T1 - OsciCheck - A Novel Fluidic Transducer for Air-Coupled Ultrasonic Measurements N2 - Ultrasonic measurement technology has become indispensable in NDT-CE. Air-coupled ultrasonic (ACU) measurement techniques promise to reduce measurement time. However, the signal quality suffers from large specific impedance mismatch at the transducer-air and air-specimen interface. Additionally, large pressure amplitudes are necessary for the penetration depth required in NDT-CE applications. To address the specific requirements of ultrasonic testing in NDT-CE, a robust ACU transducer was developed, that generates ultrasound by quickly switching a pressurized air flow. The simple design of the fluidic transducer makes the device maintenance free and resilient against harsh environmental conditions. Since the signal is generated by aeroacoustics, there is no specific impedance mismatch between the transducer and the surrounding air. The ultrasonic signal exhibits frequencies in the 30-60 kHz range and is therefore well suited to penetrate heterogenous materials such as concrete. This contribution gives an introduction in the working principle and signal characteristics of the fluidic transducer. Its applicability to measurements in concrete is verified. A detailed outlook is given to discuss the future potential of fluidic ultrasonic actuators. T2 - NDT-CE 2022 CY - Zurich, Switzerland DA - 16.08.2022 KW - Air-coupled ultrasound KW - Nondestructive testing KW - Fluidics KW - Bistable amplifier KW - Aeroacoustics PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-555271 UR - https://www.ndt.net/search/docs.php3?id=27319 VL - 2022/09 SP - 1 EP - 9 PB - NDT.net CY - Bad Breisig AN - OPUS4-55527 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 - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Quantification of the Knudsen Effect on the Effective Gas diffusion Coefficient in Partially Saturated Pore Distributions N2 - The effective gas diffusion coefficient describes the process of gas diffusion in porous materials. Several materials have a significant number of micropores in the lower nanometre range leading to a reduction of gas diffusion (Knudsen effect). In the case of partial pore saturation during adsorption, the available pore space is further reduced, as is the gas diffusion. In this study, the influence of partially saturated pores on the Knudsen effect and on the gas diffusion is quantified. Three different pore geometries are investigated (slit, cylindrical and spherical pores) and three different types of pore size distribution, including a broad equal distribution, three narrow normal distributions and two measured distributions of concrete. Besides the intensive computation of the exact pore saturation, a simplified model with low computational requirements is suggested. This study shows that the influence of the water layer thickness on the effective diffusion becomes significant for pore radii below 50 nm and the assumed pore geometry is important. At the end, the overall effect is quantified for an amorphous material with most pore radii below 30 nm. At a moisture level of 50% relative humidity, the effective diffusion is reduced by 35% due to partial saturation. KW - Effective gas diffusion coefficient KW - Gas transport in porous media KW - Knudsen diffusion KW - Moisture transport KW - Nanopores PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-528509 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202100106 VL - 23 IS - 10 SP - 2100106 PB - Wiley AN - OPUS4-52850 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Grotelüschen, Bjarne A1 - Bühling, Benjamin T1 - Air-Coupled Broadband Impact-Echo Actuation Using Supersonic Jet Flow N2 - The impact-echo method (IE) is a non-destructive testing method commonly used in civil engineering. We propose a completely new approach for air-coupled actuation based on supersonic jet flow. The impinging jet sound generates continuously high sound pressures with a broad frequency bandwidth. This novel concept of utilising aeroacoustic sound for air-coupled IE was evaluated on two concrete specimens and validated using a classical IE device with physical contact. The results show a high agreement with the expected frequencies. Delaminations are correctly detected in depth and size. This proves the high reliability of air-coupled IE based on supersonic jet flow. KW - Air-coupled impact-echo KW - Impact-echo actuation KW - Building materials KW - Delamination KW - Aeroacoustic actuation · KW - Impinging jet PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-600093 DO - https://doi.org/10.1007/s10921-023-01043-8 SN - 0195-9298 VL - 43 IS - 2 SP - 1 EP - 20 PB - Springer Science and Business Media LLC CY - Berlin AN - OPUS4-60009 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schönsee, Eric A1 - Jeyifous, Olubunmi Anthony A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Hüsken, Götz T1 - Investigations on multi-sensor data for monitoring volume flow during the printing process N2 - Extrusion based 3D concrete printing (3DCP) is a growing technology because of its high potential for automating construction and the new possibilities of design. In conventional construction methods, a sample is taken to be representative for one material batch. However, in 3DCP continuous mixing is used which results in variations during the mixing process. Therefore, one sample is not representative for the entire structure. This leads to the necessity of continuous and real-time process monitoring. This study focuses on the variations of pressure and temperature which are caused by changes in the material due to the ongoing mixing process. Changes in material, which is transported downstream, are influencing sensor signals in different positions with a time delay. In the following, the data is analysed to investigate if the changing material and the so caused change in pressure can be used to calculate volume flow. T2 - Digital Concrete 2024 CY - Munich, Germany DA - 04.09.2024 KW - Additive manufacturing KW - In-line Monitoring KW - Volume Flow KW - Process Control PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:084-2024081513042 DO - https://doi.org/10.24355/dbbs.084-202408151304-0 SP - 1 EP - 3 AN - OPUS4-61001 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Application of 1H proton NMR relaxometry to building materials - A review N2 - Since nuclear magnetic resonance with focus on 1H protons is highly sensitive to pore filling fluids, it is nowadays often applied for the investigation of porous media. Mainly in materials research and especially in the field of non-destructive testing in civil engineering it is increasingly used. Scientific questions about and based on NMR meanwhile cover a broad spectrum. To give an overview, we have reviewed various studies dealing with the determination of moisture contents and parameters such as the pore-size distribution, surface relaxivity, porosity, etc. In some papers, the monitoring of moisture transport in connection with degradation processes or admixtures was the main objective. In other papers, NMR was used for pore space analysis or even applied on site to assess the state of conservation of cultural heritage. Building materials that have been investigated in the presented studies are for example cement, concrete, woods, sandstones etc. In this paper, short descriptions and the significant results of the reviewed articles are summarized and their measurement problems and discrepancies are pointed out. A special feature of this review article is the concise tabular compilation of determined 𝑇1 and 𝑇2 relaxation times, as well as of surface relaxivity values for various materials and components. Finally, relevant aspects are summed up and conclusions about the increasing potential of NMR relaxometry for investigations of porous building materials are drawn, followed by an outlook about future applications and the need for technical development. KW - NMR relaxometry KW - Building materials KW - Natural stones KW - Relaxation times KW - Surface relaxivities KW - Moisture KW - Pore space characterization PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-521888 DO - https://doi.org/10.1016/j.jmro.2021.100012 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. VL - 6-7 SP - 100012 PB - Elsevier Inc. CY - Amsterdam AN - OPUS4-52188 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Maack, Stefan A1 - Braml, T. A1 - Taffe, A. A1 - Strübing, T. T1 - Bewertung von Bestandsbauwerken mit gemessenen Daten - Teil 2: Berechnung der Tragwerkszuverlässigkeit unter Einbeziehung der ZfP-Messergebnisse T1 - Reassessment of existing structures based on measured data - Part 2: Structural reliability analyses using NDT results N2 - Durch die Einbeziehung von gemessenen Daten bei der Bewertung von bestehenden Bauwerken können Unsicherheiten bei der Beurteilung des Tragverhaltens reduziert werden, ohne das normative Zuverlässigkeitsniveau einzuschränken. Informationen sind die wesentliche Grundlage für die Analyse der Zuverlässigkeit von Tragwerken. Umso wichtiger ist die Kenntnis über die Präzision und die Richtigkeit der verwendeten Informationen. Aus messtechnischer Sicht kann ein Messwert, dem keine Messunsicherheit beigeordnet wurde, als wertlos erachtet werden. Liegt ein vollständig dokumentiertes Messergebnis vor, so ist die Qualität der gemessenen Information bekannt und deren Vergleichbarkeit gewährleistet. In diesem Beitrag wird am Beispiel einer Spannbetonbrücke und zweier Grenzzustände gezeigt, wie Messergebnisse aus der zerstörungsfreien Prüfung in probabilistische Nachweise von Bestandsbauwerken einfließen können und welche Auswirkungen die Implementierung von gemessenen Daten bei der Bewertung von Bestandsbauwerken haben kann. N2 - Every decision about the reliability of a structure is associated with uncertainties. The reassessment of existing structures remains a major challenge. The decisive difference compared to the design of new structures is the possibility and necessity to collect individual information about the actual condition and properties of the structure. Such knowledge should be appreciated in the reassessment in order to reduce uncertainties and increase the validity of the results. Reliability analyses using measured data require the comparability of measurement results and the evaluation of the quality of the measured information. Both requirements can be met by adequate measurement uncertainty considerations. Besides, the destructive interventions necessary for the measurements should be kept to a minimum. This paper shows how non-destructively gathered measurement results can be incorporated into probabilistic reassessments and which effects the implementation of measured data can have when evaluating existing structures, using a prestressed concrete bridge as a case-study. KW - Nachrechnung KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Zuverlässigkeitsanalyse KW - Messung KW - Spannbetonbrücke PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-519480 DO - https://doi.org/10.1002/best.202000087 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 116 IS - 3 SP - 183 EP - 199 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-51948 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Maack, Stefan A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Epple, Niklas A1 - Aligholizadeh, M. T1 - Die Ultraschall-Echomethode – von der Messung zur bautechnischen Kenngröße T1 - Ultrasonic Echo Method - Deriving structural parameters from measured values N2 - Zerstörungsfreie Prüfverfahren liefern wichtige Informationen zur Beurteilung von Bauwerken. Mit ihnen können Materialeigenschaften bestimmt oder die innere Struktur von Bauteilen beschrieben werden. Für letzteres werden in der Regel Volumenverfahren angewandt. Einen besonderen Stellenwert haben in der Praxis die Radar- und die Ultraschall-Echoverfahren. Ihre Anwendung erfordert lediglich eine einseitige Zugänglichkeit zum Bauteil. Zudem lassen sich zahlreiche unterschiedliche Prüfaufgaben lösen. Zum Stand der Technik gehören beispielsweise die Ortung von Bewehrung und Spannkanälen, die Bestimmung der Dicke von Bauteilen oder die Fehlerlokalisierung. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie mithilfe von Ultraschall-Echomessungen gesammelte Messwerte in ein quantitatives Messergebnis überführt werden können, das wiederum in ingenieurtechnische Berechnungen einfließen kann. Einleitend werden die Prüfmethode und die Messtechnik erläutert. Anschließend wird das Vorgehen von der Auswertung der Messergebnisse bis zur Bestimmung der bautechnischen Kenngröße – Bauteildicke – gezeigt. Abschließend wird die Methodik an einem Referenzprüfkörper aus Polyamid demonstriert und den Ergebnissen von Messungen an Beton gegenübergestellt. KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Ultraschall-Echoverfahren KW - Messunsicherheit KW - Bildgebende Darstellung KW - Schallgeschwindigkeit PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-521113 DO - https://doi.org/10.1002/best.202000091 VL - 116 IS - 3 SP - 200 EP - 211 PB - Ernst & Sohn AN - OPUS4-52111 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bühling, Benjamin A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan A1 - Schweitzer, T. T1 - Experimental analysis of the acoustic field of an ultrasonic pulse induced by a fluidic switch N2 - Ultrasonic inspection is a common tool for non-destructive testing in civil engineering (NDT-CE). Currently, transducers are coupled directly to the specimen surface, which makes the inspection time-consuming. Air-coupled ultrasound (ACU) transducers are more time-efficient but need a high pressure amplitude as the impedance mismatch between the air and the concrete is high and large penetration depth is needed for the inspection. Current approaches aim at eliminating the impedance mismatch between the transducer and the air to gain amplitude; however, they hardly fulfill the NDT-CE requirements. In this study, an alternative approach for ultrasound generation is presented: the signal is generated by a fluidic switch that rapidly injects a mass flow into the ambience. The acoustic field, the flow field, and their interaction are investigated. It is shown that the signal has dominant frequencies in the range of 35–60 kHz, and the amplitude is comparable to that of a commercial ACU transducer. KW - Air-coupled ultrasound KW - Non-destructive testing KW - Ultrasonic transducer KW - Acoustic-flow interaction PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-523862 DO - https://doi.org/10.1121/10.0003937 VL - 149 IS - 4 SP - 2150 EP - 2158 AN - OPUS4-52386 LA - eng 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 - TY - CONF A1 - Kanzler, D. A1 - Schmitt, M. A1 - Maack, Stefan A1 - Baensch, F. T1 - Erarbeitung einer Norm für einen standardisierten Prozess zur probabilistischen Bewertung von Prüfverfahren N2 - Im DIN-Normenausschuss Materialprüfung (NMP) wurde das Normungsgremium NA 062-08-28 AA „Qualifizierung von zerstörungsfreien Prüfungen“ reaktiviert. Das Ziel der Reaktivierung ist die Erarbeitung einer Norm für einen standardisierten Prozess zur probabilistischen Bewertung von Prüfverfahren. In der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) führt die Ermittlung von Mess- / Prüfunsicherheiten von Prüfverfahren, in normativer Hinsicht in Deutschland und Europa, noch ein Schattendasein. Die Norm ISO IEC 17025 und auch der VDA-Band 5 wurden weiter in Richtung Messunsicherheit entwickelt, allerdings führt ihre Anwendung in der ZfP zu Problemen. Der Arbeitsausschuss NA 062-08-28 AA soll hier den Brückenschlag zwischen Messunsicherheit, objektiver statistischer Bewertung für ZfP-Verfahren und eine weitere Stärkung der probabilistischen Bruchmechanik erreichen. Geplant ist daher die Erarbeitung einer DIN-Norm, welche die Kriterien für eine korrekte Versuchsplanung, ein praktikables Vorgehen zur Bewertung der Prüfergebnisse und die mathematische Überführung in eine Zuverlässigkeitsaussage enthält. Es soll ein Leitfaden erstellt werden, der für ein möglichst breites Branchenspektrum eingesetzt werden kann, unabhängig von den Besonderheiten verschiedener Industriezweige. Dargestellt werden das relevante Normungsgremium sowie der Hintergrund des zu erstellenden Dokuments. T2 - DGZfP Jahrestagung 2023 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 15.05.2023 KW - Validation KW - Probabilistischen Bewertung KW - Zerstörungsfreie Prüfverfahren KW - POD PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-584176 UR - https://www.ndt.net/search/docs.php3?id=28574 SN - 978-3-947971-29-9 SP - 1 EP - 8 PB - NDT.net AN - OPUS4-58417 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Recknagel, Christoph A1 - Pittrich, Tim A1 - Neugum, Tim A1 - Hering, Marcus A1 - Fiedler, Georg A1 - Thiele, Marc A1 - Simon, Patrick A1 - Maack, Stefan T1 - 63. DAfStb-Forschungskolloquium in der BAM - Themenblock 5: Bauteile und Bauwerke N2 - Ein weiterer Fokus des 63. DAfStb-Forschungskolloquiums (Tagungsband: DOI 10.26272/opus4-61338) lag auf den Bauteil- und Bauwerksuntersuchungen. Insbesondere wurde hier ein Einblick in die Forschungsaktivitäten in den BAM-Themenfeldern „Infrastruktur“ und „Energie“ gegeben. Thematisch wird dabei der Bogen von der Dauerhaftigkeit von Betonfahrbahndecken über die Extrembeanspruchung von Bauteilen und Bauwerken mittels Brand und Impact bis zum Bauwerksmonitoring und der Zustandsanalyse von Bestandsbauwerken gespannt. T2 - 11. Jahrestagung des DAfStb mit 63. Forschungskolloquium der BAM Green Intelligent Building CY - Berlin, Germany DA - 16.10.2024 KW - Dauerhaftigkeit von Betonfahrbahndecken KW - Alkali-Kieselsäurereaktion KW - Brand Impact KW - Bauwerksmonitoring PY - 2025 SN - 0005-9846 VL - 75 IS - 4 SP - 138 EP - 140 PB - concrete content UG CY - Schermbeck AN - OPUS4-63071 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Braml, T. A1 - Heinze, M. A1 - Kainz, C. A1 - Keuser, M. A1 - Kotz, P. A1 - Lechner, T. A1 - Maack, Stefan A1 - Reinke, K.-D. A1 - Schulze, S. A1 - Soukup, A. A1 - Stettner, C. A1 - Taffe, A. A1 - Wöstmann, Jens T1 - Guideline on NDT-supported reliability assessment of existing structures - Current developments in Germany N2 - Information about an existing structure can be collected at certain costs to evaluate the reliability and condition as realistically as necessary. This information can be relevant or irrelevant, true or biased, precise or imprecise. The incorporation of relevant and quality-assessed measured information into reliability reassessment offers the chance to extend remaining lifetimes and support decision making about optimal actions or maintenance strategies. This paper shows recent developments in a national research project that aims to produce a guideline on the NDT-based, structure-specific modification of partial safety factors. The general methodology, results from recalculations according to the Eurocodes and metrologically solvable testing tasks relevant in the recalculation of the concrete bridges are shown and compared with the non-destructive testing methods applicable to concrete bridges. A case study is used to demonstrate that as-built drawings, in this case of the positions of tendons and shear reinforcement, can be verified using the radar method. KW - Non-destructive testing KW - Concrete bridges KW - Partial safety factor modification PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-584862 DO - https://doi.org/10.1002/cepa.2168 SN - 2509-7075 VL - 6 IS - 5 SP - 537 EP - 543 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-58486 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Braml, T. A1 - Taffe, A. A1 - Maack, Stefan ED - Li, J. ED - Spanos, D. ED - Chen, J. B. ED - Peng, Y. B. T1 - Towards NDT-supported decisions on the reliability of existing bridges N2 - A major advantage in the reassessment of existing structures is the possibility of including measured data that describe the actual properties and the current condition of the structure to be reassessed. Currently, the incorporation of such measured information is mostly unregulated. However, the use of measurement results is vitally important, since a measured data-based improvement of the computation models level of approximation can lead at least to more meaningful results, possibly to extended remaining life times of the structure and in the best case to a saving of resources. Conversely, not appreciating well measurable and relevant information can be equated with a waste of resources. In this paper, a concept for the comparable use of non-destructively measured data as basic variables in probabilistic reliability assessments is outlined and examined using a typical prestressed concrete road bridge as a case-study. An essential requirement is the calculation of measurement uncertainties in order to evaluate the quality of the measurement results comparably. In conclusion, the example of ultrasonic and radar measurement data is used to demonstrate the effects that the incorporation of the measured information has on the reliability of the structure. T2 - 13th International Conference on Structural Safety and Reliability (ICOSSAR 2021-2022) CY - Online meeting DA - 13.09.2022 KW - Measurement uncertainty KW - Reliability assessment KW - Existing structures KW - Concrete Bridge KW - Non-Destructive Testing (NDT) PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-583013 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-58301 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bühling, Benjamin A1 - Maack, Stefan A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Fluidic Ultrasound Generation for Non‐Destructive Testing N2 - AbstractAir‐coupled ultrasonic testing (ACU) is a pioneering technique in non‐destructive testing (NDT). While contact testing and fluid immersion testing are standard methods in many applications, the adoption of ACU is progressing slowly, especially in the low ultrasonic frequency range. A main reason for this development is the difficulty of generating high amplitude ultrasonic bursts with equipment that is robust enough to be applied outside a laboratory environment. This paper presents the fluidic ultrasonic transducer as a solution to this challenge. This novel aeroacoustic source uses the flow instability of a sonic jet in a bistable fluidic switch to generate ultrasonic bursts up to 60 kHz with a mean peak pressure of 320 Pa. The robust design allows operation in adverse environments, independent of the operating fluid. Non‐contact through‐transmission experiments are conducted on four materials and compared with the results of conventional transducers. For the first time, it is shown that the novel fluidic ultrasonic transducer provides a suitable acoustic signal for NDT tasks and has potential of furthering the implementation of ACU in industrial applications.This article is protected by copyright. All rights reserved KW - Aeroacoustics KW - Air-coupled ultrasound KW - Fluidics KW - Harsh environment KW - Laser Doppler vibrometer KW - Non-destructive testing PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-594273 DO - https://doi.org/10.1002/adma.202311724 SN - 0935-9648 SP - 1 EP - 14 PB - Wiley AN - OPUS4-59427 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Müller-Vahl, H. F. A1 - Nayeri, C. N. A1 - Paschereit, C. O. A1 - Greenblatt, D. T1 - Airfoil synchronous surging and pitching N2 - Combined surging and pitching of an airfoil at the identical frequency (i.e. synchronously), at four different phase differences, was investigated theoretically and experimentally. The most general unsteady theoretical formulation was adopted to calculate the lift coefficient, and then extended to explicitly compute the unsteady bound vortex sheet. This was used for comparison with experiments and facilitated the computation of both Joukowsky and impulsive-pressure lift contributions. Experiments were performed using a symmetric 18 % thick airfoil in an unsteady wind tunnel at an average Reynolds number of 3.0*10^5 , with a free-stream oscillation amplitude of 51 %, an angle-of-attack range of 2° +- 2° and a reduced frequency of 0.097. In general, excellent correspondence was observed between theory and experiment, representing the first direct experimental validation of the general theory. It was shown, both theoretically and experimentally, that the lift coefficient was not accurately represented by independent superposition of surging and pitching effects, due to variations in the instantaneous effective reduced frequency not accounted for during pure pitching. Deviations from theory, observed at angle-of-attack phase leads of 90° and 180°, were attributed to bursting of separation bubbles during the early stages of the acceleration phase. The largest deviations occurred when the impulsive-pressure lift contribution was small relative to the Joukowsky contribution, because the latter was most affected by bubble bursting. Bubble bursting resulted in large form-drag oscillations that occurred at identical phase angles within the oscillation cycle, irrespective of the phase difference between surging and pitching, as well as in the absence of pitching. KW - Unsteady aerodynamics KW - Dynamic stall KW - Separation bubble KW - Bubble bursting PY - 2025 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-630068 DO - https://doi.org/10.1017/jfm.2025.220 SN - 1469-7645 VL - 1009 SP - 1 EP - 33 PB - Cambridge University Press (CUP) AN - OPUS4-63006 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wiehle, Philipp A1 - Härder, M. A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Moisture behaviour of earth block masonry under natural climate conditions – experimental and numerical studies N2 - The compressive stength of unstabilised earth masonry depends on the moisture content. Knowledge of the moisture content is necessary in order to be able to account for the impact of moisture on the structural design of earth block masonry. For conventional building materials it is possible to precisely forecast the component moisture according to the layered structure on the basis of hygrothermal simulations. However , it is still not clear to what degree these numerical calculations can offer valid results for earth building materials. Earth building materials have a number of special properties related to moisture storage and moisture transport that differ significantly from the physical simplifications that are a component of existing material models. The swelling and shrinking of earth materials and their organic components results in changes to the pore space, the sorption behaviour exhibits a clear hysteresis, and the experimental determination of hygrothermal parameters in continuous contact with liquid water is almost impossible. To adequately forecast the moisture content of earth block masonry under natural climate conditions, extensive investigations of the moisture behaviour of load-bearing earth block masonry have been carried out within the framework of this project. These efforts began with the performance of magnetic resonance spectroscopic tests on two load-bearing earth blocks, in order to quantify the adsorption and desorption processes at relative humidities of between 50 % and 90 % under controlled, isothermal laboratory conditions. Once this had been done, a modified test setup was used to determine the water absorption coefficient , from which the liquid transport coefficients were derived. Based on the hygrothermal parameters values that were thus determined, the model was calibrated using the WUFI software program [7]. Finally, long-term moisture measurements were conducted on an earth block masonry wall that was ex-Increasing shortages of raw materials and rising energy prices are resulting in continuous growth in the demand for earth construction. In comparison to conventional building materials, earth building materials offer three significant advantages that have become even more important in light of the energy crisis in 2021 and the associated increase in the price of building supplies by approx. 40 percent [1]. Firstly, water solubility makes it possible to fully separate and recover all of the material components, and in particular the sand component. Secondly, energy-intensive firing processes, such as those required for cement production or brick manufacture, are eliminated. And thirdly, earth is a local raw material that is available in large quantities [1]. However, the load-bearing capacity of earth building materials is very much dependent on the moisture content. An increase in the relative humidity results in a reduction in the clay mineral cohesion , and this in turn results in a decline in both the compressive strength and the modulus of elasticity. In this regard, the mechanical properties of earth block masonry change in inverse proportion to the relative humidity. In other words, with every percentage point increase in relative humidity, both the compressive strength and the modulus of elasticity decline by one percent [2] [4]. The internal walls of heated living areas are generally only subject to relatively small fluctuations in relative humidity (between 40 % and 60 %) [5], and short periods in excess of these levels (such as in bathrooms or kitchens) only lead to a significant increase in the moisture content of the uppermost layers [6]. Exterior walls, on the other hand, are subject to large seasonal fluctuations in temperate climates, with a relative humidity in excess of 90 % in winter months. However, the exterior walls of heated living areas must be insulated in accordance with the German Buildings Energy Act (GEG), and with masonry this is generally done us T2 - LEHM 2024 – 9. Internationale Fachtagung für Lehmbau CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Earth stone KW - Masonry KW - Material moisture KW - Moisture monitoring KW - Hygrothermal simulations PY - 2024 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-61220 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lu, Xin A1 - Hicke, Konstantin A1 - Breithaupt, Mathias A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Distributed Humidity Sensing in Concrete Based on Polymer Optical Fiber N2 - We present a preliminary investigation on distributed humidity monitoring during the drying process of concrete based on an embedded polymer optical fiber (POF). The water dissipated into the POF changes several properties of the fiber such as refractive index, scattering coefficient and attenuation factor, which eventually alters the Rayleigh backscattered light. The optical time Domain reflectometer (OTDR) technique is performed to acquire the backscattered signal at the wavelengths 650 nm and 500 nm, respectively. Experimental results show that the received signal increases at 650 nm while the fiber attenuation factor clearly increases at 500 nm, as the concrete dries out. In the hygroscopic range, the information retrieved from the signal change at 650 nm agrees well with the measurement result of the electrical humidity sensors also embedded in the concrete sample. KW - Distributed fiber optic sensing KW - Distributed humidity sensing KW - Polymer optical fibers KW - Concrete drying KW - Material moisture KW - Embedded humidity sensors PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-537644 DO - https://doi.org/10.3390/polym13213755 SN - 2073-4360 VL - 13 IS - 21 SP - 3755 PB - MDPI CY - Basel, Switzerland AN - OPUS4-53764 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hüsken, Götz A1 - Jeyifous, Olubunmi Anthony A1 - Schönsee, Eric A1 - Strangfeld, Christoph T1 - An assessment of the repeatability of 3D printed concrete structures N2 - Additive manufacturing of concrete structures, also known as 3D concrete printing, is a technology that received a lot of attention over the past decade due to its financial an ecological advantage as sustainable construction technology. Although several techniques and approaches demonstrate these advantages, quality control during printing is highly challenging and rarely applied and harmonized standards are not existing. Due to the continuous mixing process used in 3D concrete printing, it is impossible to exclude variations in the dry mixture or water content, and a single test sample is insufficient to be representative for the whole structure. A defect in one layer during the printing can affect the entire integrity of the whole structure. This study shows the results of an arch designed as framework structure that was printed multiple times under the same boundary conditions using an extrusion-based 3D concrete printer. Each arch was tested for its mechanical strength and load bearing behavior. The results of the mechanical testing of the printed arches are compared with material data obtained by classical tests and discussed regarding their statistical significance. T2 - Digital Concrete 2024 CY - Munich, Germany DA - 04.09.2024 KW - 3D concrete printing KW - Repeatability KW - Monitoring KW - Process control KW - Quality control PY - 2024 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-611012 DO - https://doi.org/10.24355/dbbs.084-202408150641-0 SP - 1 EP - 9 PB - TU Braunschweig AN - OPUS4-61101 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Munsch, Sarah Mandy T1 - Ermittlung der Porosität von Sandsteinen - Vergleich von Quecksilberporosimetrie, Tauchwägung und NMR N2 - Die Porosität sowie die Porengrößenverteilung (PSD) eines Baustoffs sind wichtige petrophysikalische Eigenschaften, die Transportprozesse im Material beeinflussen und im direkten Zusammenhang mit der Schadensanfälligkeit stehen (Frost-Tau-Schäden, Schäden durch Salzeinträge und sauren Regen). Verfahren zur Ermittlung der Porosität stellen die Quecksilberporosimetrie (MIP), das Prinzip der Tauchwägung nach Archimedes (triple weighing method, TWM) und die Nuklear Magnetische Resonanz (NMR) dar. Das Hauptziel dieser Arbeit ist der Vergleich der drei Methoden für die Porositätsbestimmung. Als Untersuchungsmaterial wurde Sandstein gewählt. Als Baustoff wird Sandstein trotz einer teilweise geringen Festigkeit, aber aufgrund seiner Farbvielfalt häufig für Kulturbauten, Gehwegmaterial und Fassaden eingesetzt. Sandsteine weisen zudem meist eine hohe effektive Porosität (bis zu ca. 30 %) und teilweise breite Porengrößenspektren auf, wodurch Feuchte- und Ioneneinträge begünstigt werden und zu z. B. langfristigen Verfärbungen an Sandsteinfassaden führen können. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Porositäten von 10 verschiedenen Sandsteinen aus Deutschland und Tschechien bestimmt. Für die Untersuchungen mittels TWM und NMR wurden für jede Sandsteinart zwei zylinderförmige Proben unter Unterdruck mit Leitungswasser aufgesättigt. Beim Vergleich der Verfahren liegt der Fokus insbesondere auf NMR und der verwendeten Gerätetechnik, die mit einer minimalen Echozeit von 50 µs ein Wasserstoffsignal in Sandsteinen aus bis zu ca. 2 nm kleine Poren erfassen kann. Darüber hinaus wird das Auflösungsvermögen von MIP und NMR bezüglich der Poren- bzw. Poreneingangsgrößen diskutiert. Für den Vergleich von NMR und MIP werden an ausgewählten Sandsteinproben ebenfalls die zusätzlich ermittelten PSD in Korrelation zueinander gebracht. Erste Ergebnisse zeigen eine gute Korrelation von NMR- und TWM-Daten, aber teilweise starke Abweichungen zu den mit MIP bestimmten Porositäten. Ergebnisse zu den PSD zeigen teilweise nahezu identische Kurvenverläufe. Jedoch ist die Abschätzung des Umrechnungsfaktors für die NMR-Daten ohne Hinzuziehen von zusätzlichen Referenzverfahren wie Röntgen-Computer-Tomographie oder Spektral Induzierte Polarisation teilweise sehr schwierig. T2 - Bauwerksdiagnose CY - Berlin, Germany DA - 13.02.2020 KW - NMR KW - Porosität KW - Sandsteine KW - Quecksilberporosimetrie KW - Tauchwägung PY - 2020 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-50405 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maack, Stefan T1 - Nutzung von ZfP-Daten bei der Nachrechnung von Brücken - Beispiel Regenbrücke Roding N2 - Im Laufe des Lebenszyklus einer Brücke kann es erforderlich sein, diese hinsichtlich der Tragfähigkeit neu zu bewerten. Ursächlich hierfür sind beispielsweise sich ändernde Einwirkungen, wie steigende Verkehrslasten oder auch neuere Erkenntnisse, die beim ursprünglichen Bauwerksentwurf noch nicht berücksichtigt wurden. Die aufgeführten Ursachen treten hierbei meisten nach mehreren Jahrzehnten der Nutzung des Bauwerkes auf. In Deutschland findet eine planmäßige Neubewertung für Brückenbauwerken des Bundes und der Länder auf Basis der im Mai 2011 eingeführten Nachrechnungsrichtline statt. Neben der Neubewertung zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit im laufenden Betrieb ist es insbesondere im Rahmen des Abbruches von Bauwerken wichtig Resttragfähigkeiten beurteilen zu können. Die Zuverlässigkeit der Berechnungsergebnisse hängt insbesondere von der Anzahl und von der Qualität der einbezogenen Informationen ab. Durch die Anwendung von zerstörungsfreien Prüfmethoden können quantitative Informationen gesammelt werden, die für die Beurteilung der Tragwerke sowohl relevant als auch ausreichend genau sind. Die gemessenen Daten können explizit in probabilistische Berechnungsmodelle für die Nachrechnung einer Brücke einfließen. Dadurch wird das Modell sukzessive an die Realität angenähert — in anderen Worten: "zugeschärft". Die Zuverlässigkeit der Ergebnisse der Nachrechnung steigt. In diesem Beitrag wird an einem konkreten Beispiel der gegenwärtige Stand von Technik und Forschung für ausgewählte Fragstellungen gezeigt. Im Rahmen der erstellten Abbruchstatik einer vorgespannten Brücke aus Beton wurden Ergebnisse der zerstörungsfreien Prüfung verwendet, um Spanngliedlagen für eine Beprobung zu detektieren. Darüber hinaus wurden die Messergebnisse mit wissenschaftlichen Methoden (Phasenauswertung) ausgewertet, um den Zustand der Verpressung der Spannglieder beurteilen zu können. Weiterhin werden die gewonnenen Messdaten der zerstörungsfreien Prüfung verwendet, um den Nachweis zu erbringen, dass auf deren Grundlage eine zuverlässigere Beurteilung der Tragfähigkeit des Bauwerkes erfolgen kann. Hierfür werden die ersten Ergebnisse der Voruntersuchungen für den Biegenachweis der vorgespannten Brücke präsentiert. T2 - Fachtagung Bauwerksdiagnose 2020 CY - Berlin, Germany DA - 13.02.2020 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Brückenbauwerke KW - Nachrechnungsrichtlinie KW - Abbruchstatik PY - 2020 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-504471 AN - OPUS4-50447 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Jeyifous, Olubunmi Anthony T1 - Correlation of continuously measured in-line process parameters and extruded geometry in 3D concrete printing experiments N2 - Additive manufacturing of concrete structures is a novel and emerging tech-nology. Free contouring in civil engineering, which allows for entirely new designs, is a significant advantage. Although several techniques and ap-proaches demonstrate these advantages, quality control during printing is highly challenging and rarely applied. Due to the continuous mixing process used in 3D concrete printing, it is impossible to exclude variations in the dry mixture or water content, and a single test sample is insufficient to represent the whole structure. A defect in one layer during printing can affect the in-tegrity of the entire structure. Therefore, continuous and real-time process monitoring is required to record and document the printing process. At the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), a test rig for 3D concrete printing was developed to monitor the properties during the printing process. This study investigates the relationship between geometric accuracy and process parameters (pressure, pump torque, print speed, layer height, water content) in extrusion-based 3D concrete printing. Using a high-precision laser scanner, the geometric measurements of printed concrete ele-ments are evaluated in real-time. The concrete elements are printed under controlled conditions with varied process parameters. Preliminary findings indicate a significant correlation between process variables and geometric ac-curacy. T2 - Fourth RILEM International Conference on Concrete and Digital Fabrication CY - Munich, Germany DA - 04.09.2024 KW - 3D concrete printing KW - Geometric accuracy KW - Process monitoring KW - Quality control PY - 2024 DO - https://doi.org/https://doi.org/10.1007/978-3-031-70031-6_15 AN - OPUS4-61532 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -