TY - JOUR A1 - Lengas, Nikolaos A1 - Schlick-Hasper, Eva A1 - Müller, Karsten A1 - Neitsch, Marcel A1 - Johann, Sergej A1 - Zehn, M. T1 - Development of an analysis and testing concept for the evaluation of impact targets in the mechanical safety testing of dangerous goods packagings N2 - The mechanical and geometrical properties of impact targets greatly influence the outcome of a drop test. The International Agreement concerning the International Carriage of Dangerous Goods by Road (ADR) as well as ISO 2248 describe the characteristics of impact targets for drop tests of dangerous goods packagings. According to these regulations, the impact target’s surface needs to be unyielding, under testing conditions non-deformable, flat, and integral with a mass at least 50 times that of the heaviest packaging to be tested. The problem is that many production facilities, especially manufacturers of corrugated fibreboard boxes, do not have their own testing device with the required 50 times mass ratio of the impact target for a regulation compliant drop test during series production. Furthermore, at UN level it is considered necessary to revise these requirements. In the present paper, the impact target requirements are examined in detail and compared with those in other technical areas (e.g., impact target for container for the transport of radioactive materials). A research method is being developed to investigate the dependency between the mass ratio of the packaging and the target as well as the damage resistance of a drop tested package in relation to specific design characteristics. The results are of high relevance for industry purposes and intended to ensure a uniform level of safety assessment for the mechanical testing of dangerous goods packagings. KW - Corrugated fibreboard boxes KW - Dangerous goods packagings KW - Drop test KW - Impact target KW - Structural dynamics PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-549660 DO - https://doi.org/10.1002/pts.2656 SN - 0894-3214 SN - 1099-1522 VL - 35 IS - 9 SP - 689 EP - 700 PB - Wiley CY - New York, NY AN - OPUS4-54966 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Savidis, S. A1 - Bergmann, M. A1 - Schepers, Winfried A1 - Fontara, I.-K. T1 - Wave propagation in inhomogeneous media via FE/PML method N2 - The Perfectly Matched Layer (PML) method is an efficient approach to imposing radiation conditions at the bounded region of interest in case of wave propagation in unbounded domains. This paper presents and validates 3D FE/PML numerical schemes based on two different PML formulations for homogeneous and inhomogeneous geological media exhibiting discrete or continuous inhomogeneity. In the equation of motion for the PML domain the applied stretching behavior is expressed either as complex material properties or as complex coordinates. Both PML formulations are implemented in the FEM and verified against analytical solutions. Three different types of material inhomogeneity are considered: layered half-space, continuously inhomogeneous half-space with linear velocity profile and continuously inhomogeneous half-space with nonlinear velocity profile. Sensitivity analyses are conducted, and the performance of the developed numerical schemes is investigated taking into account a broad variation of the PML parameters. Recommendations are given for the optimal values of the PML parameters for the case of homogeneous and inhomogeneous geological media. KW - Perfectly Matched Layer (PML) KW - Unbounded domain KW - Finite elements KW - Continuously inhomogeneous geological media PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1002/gete.202100028 VL - 45 IS - 2 SP - 98 EP - 107 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-54969 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wu, Dejian A1 - Schmidt, Martin A1 - Huang, W. A1 - Wei, A. A1 - Krause, U. A1 - Wu, W. T1 - Inhibition effect of N2/CO2 blends on the minimum explosion concentration of agriculture and coal dusts N2 - Minimum explosion concentration (MEC) of three agriculture dusts and two coal dusts was studied via a 20-L explosion chamber to reveal the role of gaseous inhibitors. Both active method (CO2 diluting air) and passive method (CO2 replacing O2) were used. The TG and DTG thermal analysis tests were conducted to study the pyrolysis and combustion characteristics of dust samples. An alternative explosion criterion based on combustion duration time was used to determine MEC, and compared with the standardized overpressure method. Under 10-kJ ignition condition, as oxygen mole fraction (XO2) decreased from 21% to 10%, MEC of agriculture dusts and coal dusts respectively increased by around 5 times and 2 times. The active inerting method with a lower N2/CO2 ratio was found to have a better suppression effect on the explosion of the five carbonaceous dusts because the blend has a higher specific heat and a lower oxygen diffusion rate. KW - CO2/N2 ratio KW - Explosion criterion KW - Combustion kinetics KW - Inerting effect KW - Explosion characteristics PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117195 SN - 0032-5910 VL - 399 SP - 1 EP - 12 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-55013 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Munsch, Sarah T1 - Potential automatisierter NMR-Messungen zur Ermittlung von Hydratationseigenschaften - ein Vergleich mit Vicat- und Wärmeflusskalorimetrie-Ergebnissen N2 - Es werden Ergebnisse von 1H-NMR-Relaxometrie-Messungen an Salzbeton und einem alkali-aktivierten Material, die im Rahmen des Themenfeldprojektes Seal Waste Safe durchgeführt werden, vorgestellt. Dabei wird die zeitliche Entwicklung von ausgewählten Merkmalen der ermittelten T2-Relaxationszeitenverteilungen während der Hydratation betrachtet. Als Referenz zur Identifikation von charakteristischen Hydratationsereignissen dienen der Vicat-Nadeleindringversuch und Wärmeflusskalorimetrie. T2 - Online-Workshop „Dauerhafte Verschlussbauwerke für Endlager“ CY - Online meeting DA - 14.02.2022 KW - NMR-Relaxometrie KW - Alkali-aktiviertes Material KW - Salzbeton KW - Seal Waste Safe PY - 2022 AN - OPUS4-54945 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - von Werder, Julia A1 - Manninger, Tanja A1 - Maier, Bärbel A1 - Fladt, Matthias A1 - Simon, Sebastian A1 - Gardei, Andre A1 - Höhnel, Desirée A1 - Pirskawetz, Stephan A1 - Meng, Birgit T1 - A multiscale and multimethod approach to assess and mitigate concrete damage due to alkali-silica reaction N2 - Alkali-silica reaction (ASR) is a chemical reaction within concrete which can lead over time to cracking and spalling. Due to the complexity of the problem, it still causes damage to concrete constructions worldwide. The publication aims to illustrate the interdisciplinary research of the German Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) within the last 20 years, considering all aspects of ASR topics from the macro to the micro level. First, methods for characterization and assessment of ASR risks and reaction products used at BAM are explained and classified in the international context. Subsequently the added value of the research approach by combining different, preferably nondestructive, methods across all scales is explained using specific examples from a variety of research projects. Aspects covered range from the development of new test-setups to assess aggregate reactivity, to analysis of microstructure and reaction products using microscopical, spectroscopical and X-ray methods, to the development of a testing methodology for existing concrete pavements including in-depth analysis of the visual damage indicator and the de-icing salt input using innovative testing techniques. Finally, research regarding a novel avoidance strategy that makes use of internal hydrophobization of the concrete mix is presented. KW - Mitigation strategies KW - Concrete KW - Damage analysis KW - Alkali silica reaction KW - Road pavement KW - Accelerated testing KW - Non-destructive testing KW - Microstructure PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:101:1-2022052515100075090235 DO - https://doi.org/10.1002/adem.202101346 SN - 1527-2648 VL - 24 IS - 6 SP - 1 EP - 36 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim AN - OPUS4-54951 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Weise, Frank A1 - Hüsken, Götz T1 - Ringversuch zum statischen Spaltzugversuch nach AL Sp-Beton N2 - Für die rechnerische Dimensionierung der Betondecken im Oberbau von Verkehrsflächen für den Neubau sowie die Erneuerung nach RDO-Beton 09 ist die statische Spaltzugfestigkeit an der unteren und oberen Bohrkernscheibe entsprechend der Vorgaben der AL Sp-Beton zu bestimmen. Aufgrund der unzureichenden Kenntnis der Präzision dieses Prüfverfahrens wurden, basierend auf dem Entwurf des FGSV-Merkblatts zur statistischen Auswertung von Prüfergebnissen, mit einem breit aufgestellten Ringversuch die statistischen Kennwerte an Labor- und Bestandsbetonen unter Vergleich- und Wiederholbedingungen ermittelt. Zur möglichst guten statistischen Absicherung nahmen an dem Ringversuch dreizehn erfahrene Prüfstellen teil, die vorab einem Audit unterzogen wurden. Zur Abdeckung des vielschichtigen Einsatzes des Prüfverfahrens erfolgte der Ringversuch an acht Prüflosen, die sowohl die Erst-/ Eignungsprüfung und Übereinstimmungskontrolle bei Neubaumaßnahmen, als auch die Restsubstanzbewertung von Betonfahrbahnplatten berücksichtigen. Zur Bewertung des Materialeinflusses wurde zusätzlich ein Prüflos mit Labormörtel untersucht. Die Probenvorbereitung erfolgte zentral an der BAM. Zur Sicherstellung einheitlicher Prüfbedingungen bei den Prüfstellen wurde zusätzlich eine detaillierte Standardarbeitsanweisung erarbeitet, die partiell bereits Eingang in das Normenwerk gefunden hat. Bei der Plausibilitätsprüfung aller prüflosspezifischen Einzelwerte der Spaltzug- und Druckfestigkeit wurden vereinzelt sowohl Ausführungsfehler als auch Übertragungs- und Tippfehler festgestellt. Der sich anschließende Lilliefors-Test zeigt, dass die ermittelten Einzelwerte bis auf wenige Aus-nahmen normalverteilt sind und damit die Voraussetzungen für die statistische Auswertung gegeben sind. Mittels grafischer Darstellung der Mandel’s h- und k-Werte wurden die Auffälligkeiten hinsichtlich der Mittelwerte und Varianzen prüflosspezifisch für die einzelnen Prüfstellen visualisiert und anschließend einige von ihnen mittels Grubbs- und Cochran-Test als Ausreißer identifiziert. Nach Ausreißerelimination wurde mit dem klassischen Verfahren bei der Spaltzugfestigkeit der geringste Variationskoeffizient unter Vergleich- und Wiederholbedingungen bei der Erst-/Eignungsprüfung mit 6,2 und 6,4 Prozent ermittelt. Bei einer Verminderung des Materialeinflusses durch die Verwendung eines Labormörtels verbessern sich die statistischen Kennwerte auf 4,5 und 5,3 Prozent. Mit 8,2 und 9,5 Prozent beziehungsweise 8,6 und 9,5 Prozent werden bei der Restsubstanzbewertung von Wasch- und Unterbetonen die höchsten Werte bestimmt. Das robuste Auswerteverfahren (ohne Eliminierung der Ausreißer) nach dem Entwurf des FGSV-Merkblatts zur statistischen Auswertung von Prüfergebnissen erwies sich in der Form als ungeeignet und bedurfte einer Überarbeitung. Bezüglich der vergleichend mit klassischen und robusten Verfahren gewonnenen Kennwerte ist festzustellen, dass bei sehr homogenen Messergebnissen eines Prüfloses beide Verfahren nahezu die gleichen statistischen Kennwerte liefern. Bei der Eliminierung von Ausreißern sind die Ergebnisse des robusten Verfahrens in der Regel etwas größer als die des klassischen Verfahrens. Die begleitenden vertiefenden Untersuchungen bei der Spaltzugprüfung mit innovativen Prüftechniken lieferten wertvolle Erkenntnisse zur Bewertung der Prüfeinflüsse. N2 - The computational design of concrete pavements according to the requirements of the RDO-Beton 09 requires the splitting tensile strength to be determined according to specifications of the AL Sp-Beton. However, detailed information on the precision of the described test procedure is missing. Therefore, a round robin test was set up in order to determine the statistical parameters of the prescribed splitting tensile strength test on laboratory concrete and cores extracted from concrete pavements in terms of repeatability and reproducibility. 13 testing institutes have been involved in the round robin test to guarantee a representative coverage of the sector. The selected testing institutes have been audited prior the round robin test in order to ensure their capabilities. The round robin test was divided into 8 testing lots for covering the broad field of possible applications. Thereby, the testing lots cover both the initial testing of concrete and quality control of new construction. The latter case implies also the assessment of existing concrete pavements. Additionally, a cementitious mortar was designed in order to consider the influence of the material, such as maximum grain size, on the test procedure. The samples were prepared at BAM to guarantee a uniform sample preparation. Furthermore, a standard operating procedure was prepared to assure constant test conditions at the testing institutes. This standard operating procedure is already partly considered by the corresponding standard. A revision of the data reported by the testing institutes revealed that execution errors, transcription errors as well as typing errors occurred. However, a Lilliefors-Test was conducted to verify the Gaussian distribution of the reported test data and to allow the further statistical analysis. Only view data sets do not follow a Gaussian distribution, has no remarkable influence on the obtained statistical data. By means of the graphical illustration of Mandel’s h- and k-values, abnormalities of the arithmetic mean and variance are depicted. These apparent abnormalities can be identified as outliers using the Grubbs and Cochran test. After eliminating the identified outliers, the corresponding statistical parameters have been determined using the classical method for data analysis. The lowest coefficient of variation that was determined for the splitting tensile strength by using the classical method for assessment of the repeatability and reproducibility of the test procedure amounts to 6.2 and 6.4%, respectively, for the initial testing of concrete. Reducing the material influence by using a cementitious mortar, the corresponding statistical parameters were reduced to 4.5 and 5.3%. On the contrary, the highest statistical values were obtained for the assessment of existing concrete pavements. Here, values of 8.2 and 9.5% were obtained for the exposed aggregate concrete and 8.6 and 9.5% for the subconcrete, respectively. The robust method for data analysis (without elimination of outliers) according to the draft version of the technical bulletin of the FGSV turned out to be inappropriate and required, therefore, a revision. Comparing the statistical parameters obtained by the classical and robust method used for data analysis it can be stated that both methods result in nearly identical values for homogeneous data sets without outliers. Considering outliers in the existing data sets, the statistical parameters obtained by the robust method are slightly higher than the values obtained by the classical method with elimination of outliers. The additional investigations on the splitting tensile strength using innovative test procedures provided valuable findings for the assessment of test results. KW - Verfahrenspräzision KW - Betonfahrbahndecke KW - Prüfverfahren AL Sp-Beton KW - Spaltzugfestigkeit KW - Ringversuch PY - 2022 SN - 978-3-95606-688-7 SN - 0943-9323 VL - Straßenbau Heft S 178 SP - 1 EP - 90 PB - Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG CY - Bremen AN - OPUS4-54957 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Auersch, Lutz T1 - The role of vehicle dynamics in train-induced ground vibrations and the detection of irregular axle-pulse responses due to a varying track support stiffness N2 - Train-induced ground vibrations are all generated by the vehicle, by static or dynamic vehicle loads. The most important and most accepted excitation are the dynamic wheel loads from the passage over track irregularities. Dynamic wheel loads will be compared from parallel axle-box and ground vibration measurements at more than seven sites. Some low-frequency excitation of ground vibrations, typically between 10 and 30 Hz, cannot be found in the axle-box measurements. Therefore, other vehicle modes, such as rigid bogie modes, flexible carriage modes, rigid and flexible wheelset modes, have been analysed for additional excitation forces. These vehicle dynamics analyses give an explanation for higher axle-box results at high frequencies, but not for the excitation of the higher low-frequency ground-vibration component. Finally, the effect of the moving static train loads will be analysed. For a regular track and soil, the moving static train loads yield the quasi-static response which exists only in the low-frequency nearfield of the track. If the support stiffness is randomly varying along the track, the pulses on the track generate an additional low-frequency component which is called the irregular pulse responses. This component will be demonstrated by numerical analysis where all axle pulses are superposed in frequency domain. KW - Wheelset KW - Vehicle-track interaction KW - Rail roughness KW - Random dynamics and vibrations KW - Modal analysis PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1177/09544097221086064 SN - 0954-4097 VL - 236 IS - 10 SP - 1218 EP - 1233 PB - Sage CY - London AN - OPUS4-55000 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Spitzer, Stefan A1 - Jankuj, V. A1 - Krietsch, Arne T1 - Comparative Study on Standardized Ignition Sources Part 2: Exploration of the Initial Igniting Volume of Standardized Ignition Sources for the Determination of Explosion Characteristics N2 - There are several standardized ignition sources in use for the determination of explosion characteristics of gases, vapors and dusts. In the standards the ignition source is stated, but they vary in stating other characteristics like burning duration, energy or burning volume. Since heat is not visible under normal circumstances a Schlieren-Technique was used to make the full heating volume and not just the flames visible. While an earlier paper of the authors focused on the ignition energy and burning duration of four standardized ignition sources, this paper focuses on the initial igniting volume, the ratio between initial igniting volume and the test-vessel size and other phenomena that were observed with the Schlieren-Technique-. T2 - Loss Prevention CY - Prag, Czechia DA - 06.06.2022 KW - Ignition source KW - Hybrid Mixtures KW - 20L-sphere PY - 2022 DO - https://doi.org/10.3303/CET2290087 SN - 2283-9216 VL - 2022 IS - 90 SP - 517 EP - 522 PB - AIDIC CY - Milano AN - OPUS4-55028 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Spitzer, Stefan T1 - Comparative Study on Standardized Ignition Sources Part 2: Exploration of the Initial Igniting Volume of Standardized Ignition Sources for the Determination of Explosion Characteristics N2 - There are several standardized ignition sources in use for the determination of explosion characteristics of gases, vapors and dusts. In the standards the ignition source is stated, but they vary in stating other characteristics like burning duration, energy or burning volume. Since heat is not visible under normal circumstances a Schlieren-Technique was used to make the full heating volume and not just the flames visible. While an earlier paper of the authors focused on the ignition energy and burning duration of four standardized ignition sources, this paper focuses on the initial igniting volume, the ratio between initial igniting volume and the test-vessel size and other phenomena that were observed with the Schlieren-Technique. T2 - Loss Prevention CY - Prague, Czech Republic DA - 06.06.2022 KW - Ignition source KW - Hybrid Mixtures KW - 20L-sphere PY - 2022 AN - OPUS4-55029 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schepers, Winfried A1 - Kulke, D. T1 - Ermittlung dynamischer Bodensteifigkeit aus konventionellen geotechnischen Berichten N2 - Am Beispiel von mehreren Bauvorhaben wird untersucht, mit welchen Unsicherheiten bei der Anwendung von Korrelationen zwischen Sondierergebnissen und Scherwellengeschwindigkeit zur Beschreibung der dynamischen Bodeneigenschaften gerechnet werden muss. Die Auswertung von Korrelationen aus der Literatur zur Abschätzung der Scherwellengeschwindigkeit aus Drucksondierdaten zeigt, dass bei homogenen Sandböden die Verteilung der Scherwellengeschwindigkeit über die Tiefe sehr gut wiedergegeben werden kann. Die Korrelationen haben dabei die Tendenz, den tatsächlichen Wert zu überschätzen. In den vorliegenden Fällen haben sich Überschätzungen zwischen 20 % und 50 % ergeben. Mit zunehmendem Feinkornanteil werden die Unsicherheiten aus den Korrelationen jedoch größer. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.04.2022 KW - Dynamische Bodensteifigkeit PY - 2022 SN - 978-3-18-092379-6 SN - 0083-5560 VL - 2379 SP - 347 EP - 359 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-54762 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Wellenausbreitung und Pfähle im inhomogenen Boden – Gesetzmäßigkeiten für die Gründung von Windenergieanlagen und für die Prognose von Bahnerschütterungen aus Tunneln N2 - Es wird eine gekoppelte Finite-Element-Randelementmethode zur Berechnung von Pfahlgrün-dungen in inhomogenen (geschichteten) Böden vorgestellt. Sie beruht auf den Greenschen Funktionen (Punktlastlösungen) für inhomogene Böden. Diese Lösungen können auch für die Wellenausbreitung in der Tiefe, zum Beispiel von einem Bahntunnel zu einem eingebetteten Gebäude, dem Kellergeschoss benutzt werden. Die Punktlastlösungen in der Tiefe werden mit der Halbraumlösung an der Bodenoberfläche und mit der Vollraumlösung verglichen und Gesetzmäßigkeiten für geschichtete Böden abgeleitet. Zu den Pfahlgründungen werden die Horizontalnachgiebigkeiten von Pfählen in geschichteten Böden dargestellt. Für den homogenen und den kontinuierlich steifer werdenden Boden werden Potenzgesetze für den Boden- und Pfahleinfluss aufgestellt. Der Vergleich mit dem Winkler-Modell der rein lokalen Bodenreaktion zeigt, dass die Winkler-Bettung in allen Fällen einen zu kleinen Bodeneinfluss ergibt. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.04.2022 KW - Wellenausbreitung in der Tiefe KW - Nachgiebigkeiten KW - Windenergieanlagen PY - 2022 SN - 978-1-18-092379-6 SN - 0083-5560 VL - 2379 SP - 697 EP - 706 PB - VDI-Verlag CY - Düsseldorf AN - OPUS4-54768 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Auersch, Lutz T1 - Wellenausbreitung und Pfähle im inhomogenen Boden – Gesetzmäßigkeiten für die Gründung von Windenergieanlagen und für die Prognose von Bahnerschütterungen aus Tunneln N2 - Es wird eine gekoppelte Finite-Element-Randelementmethode zur Berechnung von Pfahlgrün-dungen in inhomogenen (geschichteten) Böden vorgestellt. Sie beruht auf den Greenschen Funktionen (Punktlastlösungen) für inhomogene Böden. Diese Lösungen können auch für die Wellenausbreitung in der Tiefe, zum Beispiel von einem Bahntunnel zu einem eingebetteten Gebäude, dem Kellergeschoss benutzt werden. Die Punktlastlösungen in der Tiefe werden mit der Halbraumlösung an der Bodenoberfläche und mit der Vollraumlösung verglichen und Gesetzmäßigkeiten für geschichtete Böden abgeleitet. Zu den Pfahlgründungen werden die Horizontalnachgiebigkeiten von Pfählen in geschichteten Böden dargestellt. Für den homoge-nen und den kontinuierlich steifer werdenden Boden werden Potenzgesetze für den Boden- und Pfahleinfluss aufgestellt. Der Vergleich mit dem Winkler-Modell der rein lokalen Boden-reaktion zeigt, dass die Winkler-Bettung in allen Fällen einen zu kleinen Bodeneinfluss ergibt. T2 - 7. VDI-Fachtagung Baudynamik CY - Würzburg, Germany DA - 27.4.2022 KW - Wellenausbreitung in der Tiefe KW - Pfahlnachgiebigkeiten KW - Erschütterungen KW - Tunnel PY - 2022 AN - OPUS4-54769 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lu, Xin A1 - Chruscicki, Sebastian A1 - Schukar, Marcus A1 - Münzenberger, Sven A1 - Krebber, Katerina T1 - Application of Intensity-Based Coherent Optical Time Domain Reflectometry to Bridge Monitoring N2 - Although distributed fiber sensing techniques have been widely used in structural health monitoring, the measurement results of bridge monitoring, particularly under destructive testing, have rarely been reported. To the best of our knowledge, this paper is the first report of distributed vibration measurement results, which we obtained during a three-day destructive test on an abolished bridge. A coherent optical time domain reflectometry (COTDR) was used to acquire the vibration information while the bridge was being sawed. The obtained signal was analyzed in time and frequency domain. Some characteristics of the sawing-induced vibration were retrieved by the short-time Fourier transform; the vibration exhibited several high frequency components within the measured range up to 20 kHz and all the components appeared in the same time slot. Some unexpected signals were also detected. Thorough analysis showed that they are quite different from the sawing-induced vibration and are believed to originate from internal damage to the bridge (probably the occurrence of cracks). KW - Destructive testing KW - Structural health monitoring KW - Distributed fiber sensing KW - Distributed acoustic sensing PY - 2022 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-547451 DO - https://doi.org/10.3390/s22093434 VL - 22 IS - 9 SP - 3434 PB - MDPI AN - OPUS4-54745 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Michalchuk, Adam A1 - Morrison, C. T1 - From lattice vibrations to molecular dissociation N2 - The ease with which an energetic material can be initiated by mechanical impact is a critical parameter directing material safety and application. While impact sensitivity metrics are traditionally derived experimentally, recent developments have highlighted that the phenomenon is amenable to first principles simulation. In this chapter, we will outline a fully ab initio approach to predict the relative impact sensitivities of energetic materials based on the mechanochemical principles that link the impact event to vibrational energy transfer. This mechanism is key to rationalizing how a mechanical impact—which deposits energy into the low-frequency lattice vibrations—results in a molecular response. By simulating the vibrational energy levels (the so-called phonon density of states, PDOS) using first-principles computational methods (typically dispersion-corrected plane-wave density functional theory, PW-DFT) we can calculate the relative rate of energy propagation from the delocalized low-energy lattice vibrations through to the localized molecular modes. The latter traps the energy, which eventually results in bond rupture through heightened vibrational excitation. This method, based on vibrational up-pumping, offers a route toward predicting the impact sensitivities of a broad range of energetic materials, provided the crystal structure of the compound (or salt or co-crystal) is known. While it does not offer insight into the sensitizing roles undoubtedly played by crystal defects or grain boundaries, it does provide a level of understanding at the molecular and crystal packing levels. Correspondingly, this approach offers a feedback mechanism to chemists and materials scientists to guide the design of new materials with desired impact sensitivity behavior. KW - Energetic materials KW - Density functional theory KW - Material design PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/B978-0-12-822971-2.00010-3 VL - 22 SP - 215 EP - 232 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-54717 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Weise, Frank A1 - Fladt, Matthias A1 - Meyer, I. T1 - Bewertung der Innenhydrophobierung von Fahrbahndeckenbetonen als neuartige AKR-Vermeidungsstrategie T1 - Evaluation of internal water-repellent treatment of concrete pavements as a novel AAR preventive measure N2 - Zur Nutzbarmachung grenzwertig alkaliempfindlicher Gesteinskörnungen für Betonfahrbahndecken wurde basierend auf einer Literaturrecherche die Eignung von je einem Innenhydrophobierungsmittel auf der Basis eines Kalziumstearats (HM-A), eines Silan-Siloxan-Gemisches (HM-B) sowie eines der Vertraulichkeit unterliegenden Wirkstoffs (HM-C) für die neuartige AKR-Vermeidungsstrategie untersucht. Die Basis für die Eignungsuntersuchungen bildeten die Rezepturen im ARS 04/2013 für den OB (D>8)/UB sowie für den OB 0/8. Zur Herausarbeitung des Einflusses des Hydrophobierungsmittels auf die schädigende AKR fand in der groben Kornfraktionen ein alkaliempfindlicher Grauwackesplitt Anwendung. Aufgrund der unterschiedlichen Wechselwirkung zwischen dem LP-Bildner und dem Hydrophobierungsmittel wurde seine Dosierung beim HM-A reduziert sowie beim HM-B geringfügig und beim HM-C um ein Vielfaches erhöht. Ausgehend von den ausgewählten Rezepturen mit den unterschiedlichen Hydrophobierungsmitteln wurden bei den Untersuchungen u.a. folgende Erkenntnisse gewonnen: • Nachweis der Funktionalität aller drei Hydrophobierungsmittel im Festbeton durch signifikant reduzierte kapillare Aufnahme der Prüflösung. • Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalzwiderstands des OB (D>8)/UB bei Zugabe aller Hydrophobierungsmittel. • Verzicht auf den Einsatz des HM-A im OB (D>8)/UB aufgrund drastischer Verschlechterung der Verarbeitbarkeit des Frischbetons und hohem Festigkeitsverlust. • Verzicht auf den Einsatz des HM-B im OB (D>8)/UB aufgrund der Überschreitung des Dehnungsgrenzwerts nach dem 9. bzw. 10. Zyklus (mit bzw. ohne zyklischer Vorschädigung) und der einhergehenden starken Abwitterung bei der KWL mit NaCl-Lösung. • Nachweis nachhaltiger Verminderung schädigender AKR in beiden Betonarten mit HM-C in Klimawechsellagerung und 60°C-Betonversuch mit externer Alkalizufuhr, allerdings zu Lasten der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalz-Widerstands. Fazit: Bei geeigneter Wirkstoffauswahl hat die Innenhydrophobierung das Potenzial für die Nutzbarmachung grenzwertiger Gesteinskörnung. Ihre Überführung in die Praxis erfordert jedoch eine weitere ganzheitliche Optimierung der Baustoffperformance. Das schließt auch die Verifizierung gezielter betontechnologischer Maßnahmen zur Verminderung der Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften und des Frost-Tausalz-Widerstandes ein. N2 - In order to enable utilization of borderline-acceptable alkali-sensitive aggregates for concrete road pavements, the applicability of an internal hydrophobic treatment for a novel alkali-aggregate reaction (AAR) preventive measure was investigated. On the basis of a literature review, a calcium stearate (HM-A), a silane-siloxane emulsion (HM-B) and an active agent (HM-C), which is subject to confidentiality, were investigated. The mix designs from ARS 04/2013 for OB (D>8)/UB as well as for OB 0/8 formed the basis for the qualification tests. In order to shed light on the influence of the hydrophobic agent on the damaging AAR, alkali-sensitive greywacke chippings were used as the coarse grain aggregates. Due to the varying interaction between the air-entraining agent and the hydrophobic agent, the hydro-phobic agent dosage was reduced for HM-A, increased slightly for HM-B and increased many times over for HM-C. Based on the selected concrete mixes with the different hydrophobic agents the following findings were obtained: • Proof of the functionality of all three hydrophobic agents in hardened concrete by significantly reduced capillary absorption of the test solution. • Deterioration of the mechanical properties and the resistance to freeze-thaw with de-icing salt of the OB (D>8)/UB through the addition of all hydropho-bic agents. • The use of HM-A in OB (D>8)/UB should be avoided because of drastic deterioration of the workability of the fresh concrete and significant loss of strength. • The use of HM-B in OB (D>8)/UB was abandoned due to the exceeding of the expansion limit value from the 9th or 10th cycle onwards (with or without cyclical pre-damage) and the accompanying severe scaling during the cyclic climate storage test (CCST) with NaCl solution. • Proof of sustainable reduction of harmful AAR in both types of concrete with HM-C in CCST and 60°C concrete prism tests with external alkali supply. The disadvantage is deterioration of the mechanical properties and the resistance to freeze-thaw with de-icing salt. Conclusion: With a suitable selection of hydrophobic agent, internal waterrepellent treatment has the potential to enable utilization of borderline-acceptable alkali-sensitive aggregates. However, its transfer into practice re-quires a further holistic optimization of the building material performance. This includes the verification of specific concretetechnological measures to improve both, the mechanical properties and the resistance to freeze-thaw with de-icing salt. KW - Tausalzeintrag KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion PY - 2022 SN - 978-3-95606-643-6 SN - 0344-0788 VL - 1141 SP - 1 EP - 281 PB - Fachverlag NW in der Carl Ed. Schünemann KG CY - Bremen AN - OPUS4-54757 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Hothan, Sascha A1 - Häßler, Dustin ED - Kuhlmann, U. T1 - Reaktive Brandschutzsysteme N2 - Die Erkenntnisse zu reaktiven Brandschutzsystemen (RBS) werden kontinuierlich erweitert, was sich in der Entwicklung neuer Produkte und der Ausweitung des durch technische Regelungen abgedeckten Anwendungsbereichs äußert. Der vorliegende Beitrag konzentriert sich auf die Verwendung von RBS auf Stahlkonstruktionen. Neben einer umfassenden Darstellung der aktuellen nationalen und europäischen Regelungen zu RBS, werden technologische Besonderheiten und deren Einfluss auf den Regelungsinhalt im Beitrag thematisiert. Dabei werden neben sich abzeichnenden Neuerungen auch die entsprechenden wissenschaftlich-technologischen Grundlagen dargelegt. Ferner wird die Frage nach der Bewertung der Dauerhaftigkeit von RBS für deutlich über 10 Jahre hinausgehende Zeiträume, und den sich damit einstellenden Feuerwiderstand der Konstruktion behandelt. Der Beitrag schließt mit einer Darstellung zur aktuellen Forschung. Daraus abgeleitet wird ein Ausblick auf zukünftige Forschungsthemen. KW - Reaktives Brandschutzsystem KW - Stahl KW - Brandschutz KW - Feuerwiderstand PY - 2022 SN - 978-3-433-03361-6 SP - 367 EP - 400 PB - Ernst & Sohn Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-54735 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Aree, T. A1 - McMonagle, C. J. A1 - Michalchuk, Adam A1 - Chernyshov, D. T1 - Low-frequency lattice vibrations from atomic displacement parameters of a-FOX-7, a high energy density material N2 - Highly anharmonic thermal vibrations may serve as a source of structural instabilities resulting in phase transitions, chemical reactions and even the mechanical disintegration of a material. Ab initio calculations model thermal motion within a harmonic or sometimes quasi-harmonic approximation and must be complimented by experimental data on temperature-dependent vibrational frequencies. Here multi-temperature atomic displacement parameters (ADPs), derived from a single-crystal synchrotron diffraction experiment, are used to characterize low-frequency lattice vibrations in the alpha-FOX-7 layered structure. It is shown that despite the limited quality of the data, the extracted frequencies are reasonably close to those derived from inelastic scattering, Raman measurements and density functional theory (DFT) calculations. Vibrational anharmonicity is parameterized by the Grüneisen parameters, which are found to be very different for in-layer and out-of-layer vibrations. KW - Energetic Materials KW - DFT KW - Structural dynamics KW - X-ray diffraction PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1107/S2052520622002700 SN - 2052-5206 VL - 78 SP - 376 EP - 384 PB - Wiley-Blackwell CY - Oxford AN - OPUS4-54832 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Johann, Sergej A1 - Baensch, Franziska A1 - Sturm, Patrick A1 - Tiebe, Carlo A1 - Pötschke, Samuel A1 - Lay, Vera ED - Holl, H. T1 - HF RFID-based measurement comparison for method optimization in M2 concrete and alkali-activated mortars N2 - Monitoring of repositories for radioactive waste requires techniques which can be applied long-term under harsh conditions. In this work, the reliability and suitability of materials and a capacitive sensor for measuring relative humidity are investigated, which are to be embedded in the special concrete components for the closure structures of underground repository. Preliminary tests with accelerated aging of the materials used, validation of the sensors under difficult conditions, investigations of the surfaces after aging by pH 14 solution, defined exposure of the sensors in a climatic chamber and the microscope images are discussed. The results will be used for further development and optimization of the RFID based sensor systems which can be applied to monitor the condition of different building structures without cabling. T2 - 37th Danubia - Adria Symposium on Advances in Experimental Mechanics CY - Linz, Austria DA - 21.09.2021 KW - Alkali-activated mortars KW - Passive sensor interface KW - RFID KW - Structural health monitoring KW - Smart structures PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.03.465 SN - 2214-7853 VL - 62 IS - 5 SP - 2571 EP - 2576 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-54697 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grunert, Wiebke A1 - Walter, Astrid A1 - Schwarz, Silke A1 - Lohrer, Christian T1 - Odysseus - preventing, countering, and investigating terrorist attacks through prognostic, detection, and forensic mechanisms for explosive precursors N2 - Die Bekämpfung des Terrorismus erfordert ein ganzes Arsenal an Instrumenten. Unter anderem ist das Wissen über die Ausgangsstoffe für Explosivstoffe – chemische Substanzen, die für legale Zwecke verwendet, aber auch für die illegale Herstellung selbstgemachter Sprengstoffe missbraucht werden können – von entscheidender Bedeutung. In diesem Zusammenhang wird das EU-finanzierte Projekt ODYSSEUS effektive und effiziente prognostische, nachweisende und forensische Instrumente entwickeln, um die Prävention, Bekämpfung und Untersuchung von Terroranschlägen mit selbstgebauten Sprengstoffen zu verbessern. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen zur Erarbeitung von Instrumenten zur Überwachung der chemischen Lieferkette und zur Erkennung von Ausgangsstoffen für Explosivstoffe in (nahezu) Echtzeit beitragen. Die Instrumente werden in drei Anwendungsfällen praktisch erprobt. T2 - 43. Informationstagung Sprengtechnik CY - Siegen, Germany DA - 22.04.2022 KW - Home made explosives KW - Explosiv- und Ausgangsstoffe KW - Sensor PY - 2022 AN - OPUS4-54687 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Mair, Georg T1 - Sicherheitsforschung im Bereich Wasserstoff – Transport von CGH2 N2 - Ein Aspekt des Gefahrguttransportes, der an Bedeutung in den letzten Jahren zugenommen hat, ist die Versorgung von Wasserstofftankstellen und anderen H2-Großverbrauchern über die Schiene aber insbesondere über die Straße. Mit Blick auf die primäre Form der Speicherung wird der Begriff der Sicherheit über den Aspekt der Häufigkeit eines definierten Ereignisses erläutert und auf die Besonderheiten der Druckgefäße aus Verbundwerkstoffen hingewiesen, wie auch den regulatorischen Hintergrund der Lebensdauerüberprüfung nach 15 Jahren nach den Vorgaben der zuständigen Behörde. In Deutschland sind diese Vorgaben in der BAM-Gefahrgutregel 021 geregelt, die in der GGR 022 durch eine Regelung zur Wiederkehrenden Prüfung dieser Umschließungen ergänzt wird. Beide BAM-Gefahrgutregeln basieren auf einem probabilistischen Ansatz und einer Konsequenzabschätzung über das Druck-Volumen-Produkt der Druckgefäße. Die neu im Recht verankerte EN 17339 ist die erste Norm, die speziell fest montierte Compositespeicher für den Wasserstofftransport regelt. Sie ermöglicht eine erhebliche Gewichtreduktion und führt eine Obergrenze für das Druckvolumen ein. Es wird kurz erläutert, dass gerade mit Blick auf Wasserstofftransporte über eine Arbeitsgruppe der Vereinten Nationen eine Begrenzung des Konsequenzpotentials in das internationale Recht eingeführt werden soll und welche Kriterien bei der systematischen Ermittlung des akzeptierten Wertes von 1.5 Mio bar Liter Einfluss haben. Mit Blick auf die Energiewende sieht es die BAM als besonders wichtig an, die Transportkosten zu senken, indem der Prüfaufwand reduziert und gleichzeitig die Erkenntnistiefe aus der betrieblichen Überwachung verbessert wird. Hierzu muss die Datenbasis für die probabilistische Bewertung der Lebensdauer von zerstörenden Prüfungen auf zerstörungsfreie Prüfungen umgestellt werden und idealerweise die 100% Prüfung zumindest in der ersten Hälfte des sicheren Lebens auf Stichproben reduziert werden. Dies und andere Aufgaben, die wichtig für eine sichere und attraktive Wasserstoffwirtschaft sind werden von dem Kompetenzzentrum H2Safety@BAM bearbeitet, dass in seinen Grundzügen kurz vorgestellt wird. T2 - IAA Transportation 2022 CY - Hannover,Germany DA - 20.09.2022 KW - H2Safety@BAM KW - Markthochlauf KW - Lebensdauervorhersage KW - zerstörungsfreie Prüfung ZfP KW - Risikosteuerung PY - 2022 AN - OPUS4-56984 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -