TY - JOUR A1 - Medina, A. A1 - Ol, M. V. A1 - Greenblatt, D. A1 - Müller-Vahl, H. A1 - Strangfeld, Christoph T1 - High-Amplitude Surge of a Pitching Airfoil: Complementary Wind- and Water-Tunnel Measurements N2 - RECENT interest in gust response, rotorcraft forward flight and wind energy, among other applications, has focused on streamwise oscillations of nominally two-dimensional airfoils in attached and separated flows. The airfoil may be simultaneously held at constant incidence or execute some maneuver, such as pitch. The relative freestream is spatially uniform but temporally unsteady, and this can be accomplished in a ground-test facility in two ways. The first method is to vary the output of the prime mover, such as the rotational speed of the impeller or the blower driving a wind tunnel, or (alternatively) to vary the pressure drop in the tunnel, thereby varying the flow speed in the test section, despite nominally constant primemover revolutions per minute. The second method is used to keep the tunnel’s operating speed constant, as well as to move the test article in the streamwise direction, fore and aft (for example, via an electric linear motor), such that the relative freestream speed felt by the test article varies according to some waveform. Typically, the latter approach is chosen in water tunnels, where there is too much tunnel-circuit inertia to vary the flow speed directly but where the usually low tunnel test section flow speeds enable large excursions in the relative freestream by oscillation of the test article. In fact, outright reverse flow is possible by moving the test article in the laboratory frame at a higher speed than the water-tunnel flow speed. In either case, a sinusoidal relative-speed waveform is the most intuitively realizable, and this can be combined with similar oscillations in the airfoil incidence angle or other kinematics. Although the two methods of realizing streamwise oscillations are mechanically distinct, experimental comparisons between an oscillating test article in a water tunnel and a stationary test article in a wind tunnel with a louvermechanismhave demonstrated agreement in themeasured lift and drag histories. Such experimentswere performed by Granlund et al. for a 10% freestream amplitude oscillation and fixed airfoil incidence, comparing a free-surface water tunnel and a closed-circuit wind tunnel. After buoyancy was subtracted from the wind-tunnel data (resulting from the louver pressure drop) and the model inertia subtracted from the water-tunnel data (resulting from acceleration of the test article), the remaining lift and drag histories matched well at the low freestream oscillation amplitude regime. The work of Granlund et al. was later extended to high-advance-ratio streamwise oscillations of 50% amplitude by Greenblatt et al., where the aerodynamic histories of the water-tunnel and wind-tunnel facilities were compared in combined pitch and freestreamoscillations (governed by relative pitch phase), pure pitch oscillations, and purely freestream oscillations. Agreement between the two facilities’ data for fixed-incidence streamwise oscillations was reasonably good, and in fact, better than agreement in just the static lift and drag, evidently owing to differences in blockage and model-support systems. Additionally, Greenblatt et al. determined there was no strong coupling between simultaneous freestream oscillations and pitch oscillations on resultant lift and moment coefficients. KW - Wind energy KW - Dynamic stall KW - Deep stall KW - Airfoil surging KW - Airfoil pitching PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.2514/1.J056408 SN - 0001-1452 SN - 1533-385X VL - 56 IS - 4 SP - 1703 EP - 1709 PB - American Institute of Aeronautics and Astronautics AN - OPUS4-43994 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Wilsch, Gerd T1 - Impact of grain sizes on the quantitative concrete analysis using laser-induced breakdown spectroscopy N2 - In civil engineering concrete is the most used building material for making infrastructures like bridges and parking decks worldwide. It is as a porous and multiphase material made of aggregates with a defined grain size distribution, cement and water as well as different additives and admixtures depending on the application. Different grain sizes are important to ensure the needed density and compressive strength. The resulting porous cement matrix contains a mixture of flour grains (aggregates with a grain size below 125 lm) and cement particles (particle size≈50lm). Harmful species like chlorides may penetrate together with water through the capillary pore space and may trigger different damage processes. The damage assessment of concrete structures in Germany is estimated due to the quantification of harmful elements regarding to the cement content only. In the evaluation of concrete using LIBS a two-dimensional scanning is necessary to consider the heterogeneity caused by the aggregates. Therefore, a LIBS system operating with a low energy NdCr:YAG laser, a pulse energy of 3 mJ, a wavelength of 1064 nm, a pulse width of 1.5 ns and a Repetition rate of 100 Hz has been used. Different Czerny-Turner spectrometers with CCD detectors in the UV and NIR range have been used for the detection. Large aggregates (macro-heterogeneity) can be excluded from the evaluation, whereas small aggregates in the range of the laser spot size (flour grains) cannot be spatially resolved. In this work the micro heterogeneity caused by flour grains and their impact on the quantification with LIBS will be discussed. To analyze the effect of changing grain sizes and ratios, the ablation behavior has been determined and compared. Samples with defined grain sizes were made and analyzed using LIBS. The grain size distributions were analyzed with laser diffraction (LDA). KW - LIBS KW - Concrete KW - Micro heterogeneity KW - Grain sizes PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1016/j.sab.2018.02.004 SN - 0584-8547 SN - 0038-6987 VL - 142 SP - 74 EP - 84 PB - Elsevier AN - OPUS4-44595 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Coelho Lima, Isabela A1 - Grohmann, Maria A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Alternative imaging conditions for reverse-time migration N2 - Poster on the evaluation of several imaging conditions for reverse time migration, applied to ultrasonic echo data, tested with synthetic (simulated) dat and real data from a polyamide model. T2 - Jahrestagung der Deutschen geophysikalischen Gesellschaft CY - Leoben, Austria DA - 12.2.2018 KW - Ultrasound KW - Reverse time migration KW - Imaging condition KW - Concrete KW - Polyamide PY - 2018 AN - OPUS4-44583 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Ultrasound: From Imaging to Monitoring N2 - Review of ultrasonic echo imaging and ultrasonic monitoring techniques applied to concrete structures, especially bridges. Includes newest research results from BAM. T2 - Transport Research Board Annual Meeting, Workshop 1647 CY - Washington, DC, USA DA - 6.1.2018 KW - Ultrasound KW - Imaging KW - Monitoring KW - Concrete KW - Bridges PY - 2018 AN - OPUS4-44587 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Der Blick in die Brücke N2 - Populärwissenschaftlicher Vortrag zu jüngeren Entwicklungen beim Ultraschall für das Bauwesen. T2 - Berliner Industriegespräch der DPG CY - Berlin, Germany DA - 7.3.2018 KW - Beton KW - Ultraschall KW - Brücke PY - 2018 AN - OPUS4-44574 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gornushkin, Igor B. A1 - Völker, Tobias A1 - Kazakov, Alexander Ya. T1 - Extension and investigation by numerical simulations of algorithm for calibration-free laser induced breakdown spectroscopy N2 - Accuracy of calibration-free (CF) methods in laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) depends on experimental conditions and instrumental parameters that must match a CF LIBS model. Here, the numerical study is performed to investigate effects of various factors, such as the optical density, plasma uniformity, line overlap, noise, spectral resolution, electron density and path length on the results of CF-LIBS analyses. The effects are examined one-by-one using synthetic spectra of steel slag samples that fully comply with the mathematical model of the method. Also, the algorithm includes several new features in comparison with previously proposed CF algorithms. In particular, it removes limits on the optical thickness of spectral lines that are used for the construction of the Saha-Boltzmann plot; it retrieves the absorption path length (Plasma diameter) directly from spectral lines; it uses the more realistic Voigt line profile function instead of the Lorentzian function; and it employs the pre-calculated and tabulated thin-to-thick line ratios instead of approximating functions for selfabsorption correction. KW - Laser induced plasma KW - LIBS KW - Plasma modeling KW - Plasma diagnostics KW - Calibration free LIBS PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1016/j.sab.2018.06.011 SN - 0584-8547 VL - 147 SP - 149 EP - 163 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-45340 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Monitoring of the absolute water content in porous materials based on embedded humidity sensors N2 - Moisture transport monitoring may indicate the onset of deterioration in porous building materials Prior to damage occurring. Most moisture measurement systems provide only qualitative values, require extensive calibration, or are destructive. Thus, non-destructive and calibration-free monitoring Systems are required. Our approach of moisture monitoring is to embed sensors that measure the relative humidity. In our experiment, screed samples are monitored during the Hydration and evaporation process. Every test sample is equipped with 10 embedded sensors which measure the relative humidity across the sample thickness. Based on Hillerborg’s approach, the relative humidity is converted into the corresponding pore saturation. In our study, the free water is computed without knowledge of the Sorption isotherm. The free water in the pore system is predicted and validated. The predicted weight decrease corresponds conclusively to gravimetrically measured weights. The embedded sensors yield the absolute liquid water content and enable an experimental, non-destructive monitoring of liquid water in porous materials. KW - Moisture measurements KW - Porous materials KW - Embedded sensors KW - Partial pore saturation KW - Sorption isotherm PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-453476 SN - 0950-0618 VL - 177 SP - 511 EP - 521 PB - Elsevier AN - OPUS4-45347 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Moisture testing and mapping N2 - Non-destructive testing of moisture in building materials T2 - NDT&E Advanced Training Workshop CY - Berlin, Germany DA - 27.06.2018 KW - Building materials KW - Concrete KW - Moisture measurement PY - 2018 AN - OPUS4-45348 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Buildings: Seismology and Strctural Health Monitoring N2 - Overview of seismological concepts unsed in nondestructive testing in civil engineering T2 - Fourth TIDES Advanced Training School CY - Prague, Czech Repubilc DA - 01.07.2018 KW - Geophysics KW - Seismology KW - Interferometry KW - Structural health monitoring KW - Nondestructive testing PY - 2018 AN - OPUS4-45361 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Taffe, A. A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Maack, Stefan T1 - Verwendung von Messergebnissen zerstörungsfreier Prüfverfahren im Bauwesen in statischen Nachweisen - Statistisch abgesicherte Messgrößen beschreiben dem Prüfingenieur die tatsächlich ausgeführte Konstruktion N2 - Zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfPBau-Verfahren) sind auch im Bauwesen stets an praxisrelevante Prüfaufgaben gekoppelt. Die Ermittlung beispielsweise eines Ist-Zustandes im Vorfeld einer Betoninstandsetzung oder die Ermittlung von Schadensursache und Schadensumfang als Folge wiederkehrender Untersuchungen von Brücken nach DIN 1076 sind etablierte Anwendungsgebiete der ZfPBau. Mit der Einführung der Nachrechnungsrichtlinie für Straßenbrücken im Jahr 2011 hat die Nachfrage nach ZfPBau-Dienstleistungen einerseits stark zugenommen, andererseits eröffnet sie Möglichkeiten, in statischen Nachweisen die tatsächlichen Eigenschaften bestehender Konstruktionen rechnerisch anzusetzen. Dazu aber müssen Messergebnisse statistisch bewertet werden können. Dies geschieht durch eine einheitliche Ermittlung der Messunsicherheit, mit der die Voraussetzungen geschaffen werden, um Messergebnisse von ZfPBau-Verfahren in statischen Berechnungen verwenden zu können. Im folgenden Beitrag wird gezeigt, wie Messgrößen der ZfPBau als (stochastische) Basisvariablen in probabilistische Nachweise zur Berechnung der Zuverlässigkeit einfließen können, indem Grenzzustandsgleichungen modifiziert werden. Mit dieser Vorgehensweise sind weitere Schlussfolgerungen aus den Ergebnissen möglich. KW - Bestandsbauwerke KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Probabilistik KW - Statischer Nachweis KW - Brücken PY - 2018 UR - http://www.bvpi.de/bvpi-content/ingenieur-box/pruefingenieur.htm SN - 1430-9084 VL - 05 IS - 52 SP - 46 EP - 53 PB - Bundesvereinigung der Prüfingenieure für Bautechnik e.V. CY - Berlin AN - OPUS4-45477 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Torge, Manfred A1 - Feldmann, Ines A1 - Günther, Tobias A1 - Wilsch, Gerd ED - Glaser, L. T1 - Analytische Untersuchungen an Glasmalfarben mittels EDX und LIBS N2 - Nach 1850 wurde zur weiteren Herabsetzung der Einbrenntemperatur von Glasmalfarben Borax (Na2B4O7 · 10 H2O) zugesetzt. Das Verhältnis war nun 1 Teil SiO2, 3 Teile PbO und 0,5 Teile Borax. Der analytische Nachweis von Bor in eingebrannten Malschichten war bisher jedoch nicht möglich.Daher wurden in Laborversuchen Glasmalfarben mit unterschiedlichem Gehalt an Borax auf Modellgläser aufgetragen, eingebrannt und anschließend unter simulierten Umweltbedingungen zeitraffend im Klimaschrank bewittert. Mit Hilfe von elektronenmikroskopischen Untersuchungen können Malschichten charakterisiert werden und somit Hinweise auf mögliche Schadensursachen liefern. Erste Versuche zum Nachweis von Bor erfolgten mit Hilfe von LIBS-Messungen (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) an im Labor hergestellten Glasmalfarben mit unterschiedlichem Boraxgehalt. T2 - Archäometrie und Denkmalpflege 2018 CY - Hamburg, Germany DA - 20.03.2018 KW - Glasmalfarben KW - Umweltsimulation KW - Analytik PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-450664 SN - 978-3-945931-16-5 SN - 1435-8077 SP - 283 EP - 285 PB - Deutsches Elektronen -Synchrotron CY - Hamburg AN - OPUS4-45066 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Torge, Manfred A1 - Feldmann, Ines A1 - Günther, Tobias A1 - Wilsch, Gerd T1 - Analytische Untersuchungen an Glasmalfarben mittels EDX und LIBS N2 - Nach 1850 wurde zur weiteren Herabsetzung der Einbrenntemperatur von Glasmalfarben Borax (Na2B4O7 · 10 H2O) zugesetzt. Das Verhältnis war nun 1 Teil SiO2, 3 Teile PbO und 0,5 Teile Borax. Der analytische Nachweis von Bor in eingebrannten Malschichten war bisher jedoch nicht möglich. In Laborversuchen wurden Glasmalfarben mit unterschiedlichem Gehalt an Borax auf Modellgläser aufgetragen, eingebrannt und anschließend unter simulierten Umweltbedingungen zeitraffend im Klimaschrank bewittert. Mit Hilfe von elektronenmikroskopischen Untersuchungen können Malschichten charakterisiert werden und somit Hinweise auf mögliche Schadensursachen liefern. Der Nachweis von Bor erfolgte mit Hilfe von LIBS-Messungen (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) an im Labor hergestellten Glasmalfarben mit unterschiedlichem Boraxgehalt. T2 - Archäometrie und Denkmalpflege 2018 CY - Hamburg, Germany DA - 20.04.2018 KW - Glasmalfarben KW - Umweltsimulation KW - Analytik PY - 2018 AN - OPUS4-45069 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Feuchtemessverfahren N2 - Discussion and presentation of different methods for moisture measurements in civil Engineering. T2 - Vorlesung Diagnostik und Ertüchtigung von Bauwerken CY - TU Berlin, Germany DA - 16.05.2018 KW - Material moisture KW - Moisture measurements PY - 2018 AN - OPUS4-44944 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vössing, Konrad A1 - Niederleithinger, Ernst ED - Faix, O. T1 - Nondestructive assessment and imaging methods for internal inspection of timber. A review. N2 - This paper reviews state-of-the-art in nondestructive testing (NDT) and semidestructive testing (SDT) methods applicable for imaging the condition of structural timber. Both NDT and SDT imaging reveal defects, damages, and decay, while the extent of wood decay can also be quantified. Combined with an appropriate data interpretation concerning the internal defects, the mechanical properties of the material can also be assessed. The possibilities and limitations of the most relevant individual NDT and SDT methods, also in combination with each other, are outlined and compared. To facilitate comparison, many observations are reported based on the same test specimen. KW - Drilling resistance KW - Electrical resistivity KW - Radar KW - Radiography KW - Sonic stress wave KW - Ultrasound KW - Non destructive testing KW - Timber structure PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1515/hf-2017-0122 SN - 0018-3830 SN - 1437-434X VL - 72 IS - 6 SP - 467 EP - 476 PB - De Gruyter CY - Berlin AN - OPUS4-44445 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Determining the pore size distribution in synthetic and building materials using 1D NMR N2 - The detection of moisture in building materials has a high priority in civil engineering to locate and prevent possible moisture damages, e.g. mold, corrosion, delamination etc. Furthermore, it is of great significancy to achieve a better understanding of moisture transport and pore space in different materials. To prevent the degeneration of structures and materials, non-destructive testing methods are more and more deployed. As a non-destructive method in this work, nuclear magnetic resonance (NMR) is applied using a strayfield open magnet device that enables one-dimensional measurements in a defined volumen. By using NMR, the water content of the sample can be determined and also the pore size distribution can be deduced from the relaxation time distribution when having a comparison method like mercury intrusion porosimetry. In this study different synthetic homogenous materials with defined and almost unimodal pore size distributions are investigated as well as building materials like screed. For analyzing the pore space, the samples were measured at different saturation levels and the building materials at different hydration states as well. T2 - Magnetic Resonance in Porous Media 14 CY - Gainesville, FL, USA DA - 18.02.2018 KW - Pore size KW - Synthetic and building materials KW - NMR relaxometry KW - Mercury intrusion porosimetry PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-443868 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-44386 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wang, Xin A1 - Herbrand, M. A1 - Müller, M. T1 - Processing ultrasonic data by coda wave interferometry to monitor load tests of concrete beams N2 - Ultrasonic transmission measurements have been used for decades to monitor concrete elements, mostly on a laboratory scale. Recently, coda wave interferometry (CWI), a technique adapted from seismology, was introduced to civil engineering experiments. It can be used to reveal subtle changes in concrete laboratory samples and even large structural elements without having a transducer directly at the place where the change is taking place. Here, several load tests until failure on large posttensioned concrete beams have been monitored using networks of embedded transducers. To detect subtle effects at the beginning of the experiments and cope with severe changes due to cracking close to failure, the coda wave interferometry procedures had to be modified to an adapted step-wise approach. Using this methodology, we were able to monitor stress distribution and localize large cracks by a relatively simple technique. Implementation of this approach on selected real structures might help to make decisions in infrastructure asset management. KW - Ultrasound KW - Concrete KW - Monitoring KW - Coda wave interferometry KW - Embedded transducers PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-452328 SN - 1424-8220 VL - 19 IS - 1 SP - Article 147, 1 EP - 13 PB - MDPI CY - Basel AN - OPUS4-45232 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maack, Stefan T1 - Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) - Round table presentation N2 - Vorstellung der Tätigkeit der BAM und des FB 8.2 im Rahmen einer geplanten Greminentätigkeit im fib - Action Group 9. T2 - 2nd meeting fib Action Group 9 'Testing and SHM’ CY - München, Germany DA - 14.06.2018 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Bauwesen PY - 2018 AN - OPUS4-45215 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Terzioglu, T. A1 - Karthik, M. A1 - Hurlebaus, S. A1 - Hueste, M. A1 - Maack, Stefan A1 - Wöstmann, Jens A1 - Wiggenhauser, Herbert A1 - Krause, M. A1 - Miller, P. A1 - Olson, L. T1 - Nondestructive evaluation of grout defects in internal tendons of posttensioned girders N2 - Post-tensioning systems provide safe and efficient construction solutions for long span bridges. Despite the improved grouting practices over the past decade, existing post-tensioning systems may have significant amount of grout defects, which could lead to corrosion of the strands. Condition assessment of post-tensioning systems is necessary to allow bridge owners to take timely, proactive actions to mitigate or prevent further Deterioration and unanticipated tendon failures. A detailed experimental study conducted to assess the performance of nondestructive evaluation techniques in detecting grout defects within internal tendons is presented herein. Nondestructive evaluation techniques that include Ground Penetrating Radar, Impact Echo, Ultrasonic Tomography, and Ultrasonic Echo are evaluated in terms of detecting the location and severity of fabricated grout defects in a full-scale post-tensioned U-girder mock-up specimen. While Ground Penetrating Radar can identify the location and profile of the internal tendons, particularly metal ducts due to strong reflections, this method did not provide any information about the defect conditions within the tendon. Both Impact Echo and Ultrasonic Echo techniques are effective in identifying the Location of grout defects, but could not differentiate between water, void, or compromised grout conditions. The study clearly demonstrates the need for NDE techniques that are applicable to anchorage regions, and that are capable of estimating the severity and nature of grout defects in internal tendons. KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Nondestructive testing KW - Ground penetrating radar KW - Impact Echo KW - Ultrasonic tomography KW - Ultrasonic echo KW - Bridge inspection PY - 2018 UR - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0963869517305996?via%3Dihub U6 - https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2018.05.013 SN - 0963-8695 VL - 99 SP - 23 EP - 35 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-45218 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Abraham, O. A1 - Ferria, H. A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Brühwiler, E. A1 - Dalsgard Sörensen, J. A1 - Klikowicz, P. A1 - Kirsch, F. A1 - Niedermayer, H. A1 - Yalamas, T. T1 - INFRASTAR - Innovation and networking for fatigue and reliability analysis of structures - Training for assessment of risk - H2020 N2 - "INFRASTAR aims to develop knowledge, expertise and skills for optimal and reliable management of structures. The generic methodology is applied to bridges and wind turbines in relation to fatigue offering the opportunity to deal with complementary notions (such as old and new asset management, unique and similar structures, wind and traffic actions) while addressing 3 major challenges: 1/ advanced modelling of concrete fatigue behaviour, 2/new non destructive testing methods for early aged damage detection and 3/probabilistic approach of structure reliability under fatigue. Benefit of cross-experience and inter-disciplinary synergies creates new knowledge. INFRASTAR proposes innovative solutions for civil infrastructure asset management so that young scientists acquire a high employment profile in close dialogue between industry and academic partners. Modern engineering methods, including probabilistic approaches, risk and reliability assessment tools, will take into account the effective structural behaviour of existing bridges and wind turbines by exploiting monitored data. Existing methods and current state-of -the art is based on excessive conservatism which produces high costs and hinders sustainability. INFRASTAR improves knowledge for optimising the design of new structures, for more realistic verification of structural safety and more accurate prediction of future lifetime of the existing structures. That is a challenge for a sustainable development because it reduces building material and energy consumption as well as CO2 production. Within the global framework of optimal infrastructure asset management, INFRASTAR will result in a multi-disciplinary body of knowledge covering generic problems from the design stage process of the new civil infrastructures up to recycling after dismantlement. This approach and the proposed methods and tools are new and allow a step forward for innovative and effective process." KW - Concrete KW - Fatigue KW - Wind turbine KW - Bridge PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-447016 UR - http://www.ingentaconnect.com/content/sil/impact/2018/00002018/00000001/art00023 SN - 2398-7073 VL - 2018 IS - 1 SP - 70 EP - 72 PB - Science Impact Ltd. CY - Bristol, UK AN - OPUS4-44701 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Millar, Steven A1 - Günther, Tobias T1 - Analyse des Tausalzeintrages in Fahrbahndeckenbetone im Kontext der Alkali-Kieselsäure-Reaktion N2 - In den letzten Jahren sind im deutschen Bundesautobahnnetz (BAB-Netz) vermehrt AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken aufgetreten, die zum Teil zu einer Halbierung ihrer geplanten Nutzungsdauer von 30 Jahren führte. Ursächlich hierfür ist die Verwendung alkaliempfindlicher Gesteinskörnung, die bei gleichzeitiger Anwesenheit von Wasser infolge der Exposition der Fahrbahndecke und dem alkalischen Milieu durch den Einsatz alkalireicher Portlandzemente bei der Betonherstellung zu einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) führt. Zusätzlich wird der AKR-Schädigungsprozess in Betonfahrbahndecken durch den externen Tausalzeintrag (primär NaCl) im Winter begünstigt. Vor diesem Hintergrund kommt der Ermittlung des Tausalzeintrags in den Fahrbahndeckenbeton eine große Bedeutung zu. Die Analyse des Tausalzeintrags erfolgte bisher ausschließlich nasschemisch an gemahlenen Bohrkernsegmenten. Nachteilig ist hierbei die fehlende differenzierte Betrachtung des Natriumgehaltes im Zementstein und in der Gesteinskörnung. Der alternative Einsatz von LIBS (Laser-induced breakdown spectroscopy) eröffnet in diesem Kontext neue Möglichkeiten. So wird in diesem Beitrag an Hand von Bohrkernen aus einem AKR-geschädigten BAB-Abschnitt exemplarisch die Vorgehensweise bei der LIBS-Analyse zur Ermittlung der Na- und interagierenden Cl-Verteilung an vertikalen Schnittflächen des Bohrkerns aufgezeigt. Da der Tausalzeintrag primär über den Zementstein erfolgt, wurde der verfälschende Na-Grundgehalt der Gesteinskörnung mittels Zementsteinkriteriums (Nutzung unterschiedlichen Ca-Gehalts in Zementstein und Gesteinskörnung) eliminiert. Vergleichend durchgeführte Cl-Mappings mit Mikroröntgenfluoreszenzanalyse (MRFA) belegen die Güte der durchgeführten LIBS-Messungen. Aber auch bei der Verifizierung der Übertragbarkeit der Ergebnisse der zum Ausschluss reaktiver Gesteinskörnung bei Neubau und Erneuerung im BAB-Netz eingesetzten Performanceprüfungen mit externem Alkalieintrag auf Praxisverhältnisse hat sich das LIBSVerfahren bewährt. So wurde festgestellt, dass die mit NaCl-Lösung beaufschlagten Laborprüfkörper aus einem repräsentativen Fahrbahndeckenbeton bei der Klimawechsellagerung (KWL) über ihre gesamte Höhe von 10 cm einen Eintrag von Na und Cl erfahren. Weiterhin konnte im Gegensatz zu bisherigen Annahmen erstmals mit LIBS und Nasschemie gezeigt werden, dass die Frost-Tauwechsel-Phase bei der KWL zu keinem erhöhten Tausalzeintrag führt. T2 - Fachtagung Bauwerksdiagnose 2018 CY - Berlin, Germany DA - 15.02.2018 KW - Baustoffe KW - Betonfahrbahndecken KW - AKR KW - Tausalzeintrag KW - LIBS KW - MRFA KW - Nasschemie KW - Klimawechsellagerung PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-446499 AN - OPUS4-44649 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Herbrand, Martin A1 - Müller, Matthias T1 - Codawelleninterferometrie zur Detektion von Spannungszuständen in Betonbauteilen N2 - Informationen zu in Betonbauteilen stattfindenden Umlagerungsprozessen sowie Druckspannungsverteilungen können mit konventioneller Messtechnik bislang nicht zweifelsfrei beantwortet werden. Ultraschallmessungen mit eingebetteten Sensoren könnten hier eine sinnvolle Ergänzung zur konventionellen Messtechnik sein. Durch Einsatz der Codawelleninterferometrie (CWI) sind hiermit schon sehr kleine Änderungen im Material detektierbar. Um diese neue Methodik zu evaluieren, wurde das Forschungsprojekt „Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonbrücken – Erfassung von Spannungszuständen in den Spannbetonversuchsträgern mit Ultraschallsensoren“ durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) initiiert. In diesem Projekt wurden durch die Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) Ultraschall-Transducer in mehrere Spannbetonträger des Instituts für Massivbau der RWTH Aachen eingebettet, die anschließend bis zum Bruch belastet wurden. Der Belastungsversuch an einem der Spannbetondurchlaufträger zeigte das große Potential dieser Methodik. Die im Netzwerk erfassten Änderungen der Ultraschallwellengeschwindigkeit geben die Spannungsverhältnisse im Längsschnitt des Trägers schon bei sehr niedrigen Belastungen qualitativ richtig wieder und zeigen bei hohen Belastungen eine gute Korrelation zum Rissbild. Dabei weisen räumliche Anomalien und Änderungen in der Charakteristik der Geschwindigkeitsänderungen oft schon auf Rissbildung hin, wenn diese noch nicht an der Oberfläche sichtbar ist. Dies zeigt das Potential im Hinblick auf eine Frühwarnung. Hierfür und ebenso in Bezug auf eine Quantifizierung der Effekte ist aber noch Entwicklungsarbeit notwendig. Ein Vorteil der Methodik ist, dass die Transducer nicht direkt am Ort der Änderung platziert werden müssen und einen relativ großen Bereich um die Transducer herum erfassen. T2 - DGZfP Jahrestagung CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Ultraschall KW - Monitoring KW - Codawelleninterferometrie KW - Brückenträger PY - 2018 AN - OPUS4-44863 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Coelho Lima, Isabela A1 - Grohmann, Maria A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Advanced ultrasonic imaging for concrete: Alternative imaging conditions for reverse time migration N2 - Ultrasound echo is a widely used NDT technique for determining the internal geometry of structures. Reverse-time migration (RTM) has been recently introduced to NDT applications, as an imaging method for ultrasound data, to overcome some of the limitations (e.g. imaging steeply dipping reflector) experienced by the Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT), the most commonly used imaging algorithm for these measurements. The standard implementation of RTM also experiences some drawbacks caused by its imaging condition, which is based on the zero-lag of the cross-correlation between source and receiver wavefields and generates high-amplitude low-frequency artifacts. Three alternative imaging conditions, developed for seismic data applications, were tested for their ability to provide better images than the standard cross-correlation: illumination compensation, deconvolution and wavefield decomposition. A polyamide specimen was chosen for the simulation of a synthetic experiment and for real data acquisition. The migrations of both synthetic and real data were performed with the software Madagascar. The illumination imaging condition was able to reduce the low-frequency noise and had a good performance in terms of computing time. The deconvolution improved the resolution in the synthetic tests, but did not showed such benefit for the real experiments. Finally, as for the wavefield decomposition, although it presented some advantages in terms of attenuating the low-frequency noise and some unwanted reflections, it was not able to image the internal structure of the polyamide as well as the cross-correlation did. Suggestions on how to improve the cost-effectiveness of the implementation of the deconvolution and wavefield decomposition were presented, as well as possible investigations that could be carried out in the future, in order to obtain better results with those two imaging conditions. T2 - DGZfP Jahrestagung 2018 CY - Leipzig DA - 07.05.2018 KW - Ultrasound KW - Reverse time migration KW - Imaging condition KW - Concrete PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-448704 SP - Mi.3.A.4, 1 EP - 10 PB - DGZfP AN - OPUS4-44870 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Coelho Lima, Isabela A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Grohmann, Maria T1 - Alternative imaging conditions for reverse time migration N2 - Ultrasound echo is a widely used NDT technique for determining the internal geometry of structures. Reverse-time migration (RTM) has been recently introduced to NDT applications, as an imaging method for ultrasound data, to overcome some of the limitations (e.g. imaging steeply dipping reflector) experienced by the Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT), the most commonly used imaging algorithm for these measurements. The standard implementation of RTM also experiences some drawbacks caused by its imaging condition, which is based on the zero-lag of the cross-correlation between source and receiver wavefields and generates high-amplitude low-frequency artifacts. Three alternative imaging conditions, developed for seismic data applications, were tested for their ability to provide better images than the standard cross-correlation: illumination compensation, deconvolution and wavefield decomposition. A polyamide specimen was chosen for the simulation of a synthetic experiment and for real data acquisition. The migrations of both synthetic and real data were performed with the software Madagascar. The illumination imaging condition was able to reduce the low-frequency noise and had a good performance in terms of computing time. The deconvolution improved the resolution in the synthetic tests, but did not showed such benefit for the real experiments. Finally, as for the wavefield decomposition, although it presented some advantages in terms of attenuating the low-frequency noise and some unwanted reflections, it was not able to image the internal structure of the polyamide as well as the cross-correlation did. Suggestions on how to improve the cost-effectiveness of the implementation of the deconvolution and wavefield decomposition were presented, as well as possible investigations that could be carried out in the future, in order to obtain better results with those two imaging conditions. T2 - DGZfP Jahrestagung 2018 CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Ultrasound KW - Reverse time migration KW - Imaging condition KW - Concrete PY - 2018 AN - OPUS4-44873 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Prinz, Carsten A1 - Hase, F. A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Data of embedded humidity sensors, sample weights, and measured pore volume distribution for eight screed types N2 - Four cement-based and four calcium-sulphate-based screed types are investigated. The samples have a diameter of 300 mm and a height of 35 or 70 mm. Up to ten humidity sensors are embedded directly during the concreting of the screed samples. Thus, the humidity over the sample height is monitored during hardening, hydration, evaporation, and oven drying. Furthermore, the screed samples are weighted during every measurement to determine the total mass and the corresponding moisture loss. To define the pore system precisely, mercury intrusion porosimetry as well as gas adsorption is performed. According to the data, the entire pore volume distribution is known. The measured pore diameters range from 0.8 nm to 100 μm and the total porosity of the examined screeds ranges between 11 % and 22 %. Based on these measurement data, moisture transport, pore saturation as well as sorption isotherms and their hysteresis may be calculated quantitatively as described by Strangfeld et al. KW - Concrete and screed KW - Material moisture KW - Pore volume distribution KW - Embedded humidity sensors KW - Data in brief PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-448261 UR - https://data.4tu.nl/repository/uuid:d2ba436f-78c0-4105-8a1f-5422fcb37851 SP - 1 EP - 4 PB - 4TU.Centre for Research Data CY - Delft AN - OPUS4-44826 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Timofeev, Juri A1 - Wiggenhauser, Herbert T1 - Gesteuerte Risserzeugung in Stahlbeton zur Qualifizierung von ZfPBau-Anwendungen N2 - Die Zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen (ZfPBau) liefert ergänzende Informationen für die Planung von Ertüchtigungsmaßnahmen an Bauwerken. Die ZfPBau bzw. die Prüflösungen müssen zur Validierung an bestimmten Vergleichskörpern untereinander verglichen werden. Risse in Stahlbeton sind nicht notwendigerweise ein Schaden, in DIN EN 1992-1-1 werden etwa nur Risse mit einer Rissbreite größer 0,2 mm erfasst. Risse können aber ein Hinweis auf statische Probleme sein oder einen Schadensprozess fördern, etwa die Depassivierung der Bewehrung durch die beschleunigte Diffusion von Kohlendioxid. Deshalb ist die Bestimmung der Risstiefe und des Rissverlaufs für die Dauerhaftigkeitsabschätzung eines Bauwerks von Interesse. Die Vergleichbarkeit von ZfPBau-Verfahren zur Charakterisierung von Rissen in Stahlbeton hängt wesentlich davon ab, dass die untersuchten Risse ein vergleichbares Prüfproblem darstellen. Risse in Stahlbeton werden charakterisiert durch die Rissbreite, die Risstiefe, den Rissverlauf und die Lage bzw. Orientierung zur Oberfläche. Es muss wegen der Vielzahl von Schadensbildern eine Prioritätensetzung und Fokussierung auf besonders praxisrelevante Fälle vorgenommen werden. Dazu zählen z.B. bewehrungskreuzende und oberflächenoffene Risse, die für die Tragfähigkeit einer Konstruktion relevant sein können. Eine ausgewählte Prüfaufgabe ist dann die Detektion von Rissen senkrecht zur Oberfläche und die Bestimmung der Risstiefe. Der Sprengmörtel „Betonamit“, dessen Wirkung auf seiner extremen Expansionsfähigkeit beruht, wird zur Risserzeugung in gezielt angeordnete Bohrlöcher gefüllt. Wichtig bei der Erzeugung von Rissen ist die Bohrlochparametervariation zur gezielten Risssteuerung. Es werden der Durchmesser, die Tiefe, die Füllhöhe und die Anordnung der Fülllöcher variiert. Die Risse entstehen im Wesentlichen in Abhängigkeit vom Volumen des eingefüllten Sprengmittels. Der Nachweis der Risstiefen erfolgte zerstörend, d.h. durch Sägen des Vergleichskörpers und Ausmessen der Risse. Das Poster stellt die Arbeitsschritte, die erzeugten Risse und die statistische Auswertung dar. Ein Vergleichsversuch mit internationaler Beteiligung hat begonnen mit der Zielsetzung die Risserzeugung in unterschiedlichen Umgebungen zu vergleichen. T2 - Bauwerksdiagnose 2018 CY - Berlin, Germany DA - 15.02.2018 KW - Zerstörungsfreie Prüfung von Stahlbeton KW - Risse KW - Vergleichskörper PY - 2018 UR - https://www.bauwerksdiagnose2018.de/Portals/bauwerksdiagnose2018/P/p8.pdf AN - OPUS4-45738 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wiggenhauser, Herbert A1 - Köpp, Christian A1 - Timofeev, Juri A1 - Azari, H. T1 - Controlled creating of cracks in concrete for non-destructive testing N2 - The non-destructive assessment of cracks in concrete is a common task for which non-destructive evaluation solutions have been published. Primarily, these tests have been carried out on artificial cracks that have been created by using notches instead of natural cracks. This study evaluates a procedure designed to create reproducible and controlled cracks in concrete. The procedure is based on using expanding mortar in a series of blind holes. This is done in combination with carefully aligned reinforcement to guide the direction of the crack development. The depth of the crack is also controlled by reinforcement. Crack depth varies statistically in the range of the Maximum aggregate size (16 mm) used for concrete. KW - Non-destructive testing of concrete KW - Cracks KW - Reference specimen PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-457367 UR - https://rdcu.be/4IPN SN - 0195-9298 SN - 1573-4862 VL - 37 IS - 3 SP - 67, 1 EP - 9 PB - Springer CY - New York AN - OPUS4-45736 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Millar, Steven A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Sankat, Nina A1 - Wilsch, Gerd A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Chlorine determination in cement-bound materials with Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) – A review and validation N2 - The determination of chloride is still one of the main tasks for the evaluation of reinforced concrete structures. The corrosion of the reinforcement induced by the penetrating chlorides is the dominant damage process affecting the lifetime of concrete structures. In the recent years different research groups demonstrated that LIBS can be a fast and reliable method to quantify chlorine in cement-bound materials. Because chlorine in concrete can only occur as solved ions in the pore solution or bound in salts or hydrated cement phases, the detected emission of chlorine can be correlated with the chloride concentration determined e.g. with potentiometric titration. This work inter alia describes the production of reference samples and possible side effects during the production process. Due to transport processes in the porous matrix of the cement a misinterpretation of the concentrations is possible. It is shown how to overcome these effects and higher precisions of the single measurements can be realised. Using the calibration method, blank sample method and noise method, three different ways of calculating the limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) are compared. Due to the preparation of the reference samples a precision of the whole calibration model of sx0 = 0.023 wt% is determined. The validation of the model is based on different test sets, which are varying in their composition (different Cl-salts, water-to-cement ratios and additives). The determined mean error of the validation is 0.595 ± 0.063 wt%, which is comparable to standardised methods like potentiometric titration, direct potentiometry or photometry (0.40 ± 0.06 wt%) [1]. KW - LIBS KW - Chlorine KW - Cement KW - Calibration KW - Validation PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1016/j.sab.2018.05.015 SN - 0584-8547 VL - 147 IS - September SP - 1 EP - 8 PB - Elsevier B.V. CY - Amsterdam AN - OPUS4-46558 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gulikers, J. A1 - Millar, Steven A1 - Wilsch, Gerd T1 - Practical application of Laser Induced Breakdown Spectroscopy for determinafion of the chioride content in concrete structures N2 - This paper will address the relevance of chloride measurements in practice for durability condition assessment and a description of the working principle of LIBS will be given. Examples of chloride profiles obtained by the common wet chemical analysis will be shown and compared with results from LIBS measurements as to demonstrate the accuracy of the LIBS-technique. The latter will be supported by clear graphs. In addition examples on the extra information resulting from measurements performed with LIBS for improvement of condition assessment and prediction will be shown. T2 - CONFERENCE IN HONOR OF Centennial of LABORATORY OF CONSTRUCTION MATERIALS CY - Lausanne, Switzerland DA - 19.08.2018 KW - LIBS KW - Concrete KW - Chloride KW - Condition assesment PY - 2018 SP - 80 EP - 83 CY - Lausanne AN - OPUS4-47108 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gulikers, J. A1 - Millar, Steven A1 - Wilsch, Gerd T1 - Practical application of Laser Induced Breakdown Spectroscopy for determination of the chloride content in concrete structures N2 - The relevance of chloride measurements in practice for durability condition assessment and a description of the working principle of LIBS will be given. A comparison of chloride profiles obtained by the common wet chemical analysis and results from LIBS measurements are shown to demonstrate the accuracy of the LIBS-technique. In addition, an example on the extra information resulting from measurements performed with LIBS for improvement of condition assessment and prediction will be shown. T2 - Conference celebrating the Laboratory of Construction Materials (EPFL) Centennial CY - Lausanne, Switzerland DA - 19.08.2018 KW - LIBS KW - Concrete KW - Chlorride KW - Condition assesment PY - 2018 AN - OPUS4-47109 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Millar, Steven A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias T1 - Alternative Möglichkeiten zur Bestimmung der Chlorid-Migration in Parkhausbauten (LIBS) N2 - Vorstellung von LIBS. Demonstration der Möglichkeiten zur Untersuchung des Chlorid-Gehaltes im Beton in Parkbauten. Darstellung von Praxisbeispielen zur Bestimmung des Zustandes eines Parkhauses. T2 - Fachtagung "Parkhäuser und Tiefgaragen" CY - Hamburg, Germany DA - 27.11.2018 KW - LIBS KW - Beton KW - Chlorid KW - Parkbauten KW - Qualitätssicherung PY - 2018 AN - OPUS4-47114 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Heideklang, René T1 - Data fusion for multi-sensor nondestructive detection of surface cracks in ferromagnetic materials N2 - Fatigue cracking is a dangerous and cost-intensive phenomenon that requires early detection. But at high test sensitivity, the abundance of false indications limits the reliability of conventional materials testing. This thesis exploits the diversity of physical principles that different nondestructive surface inspection methods offer, by applying data fusion techniques to increase the reliability of defect detection. The first main contribution are novel approaches for the fusion of NDT images. These surface scans are obtained from state-of-the-art inspection procedures in Eddy Current Testing, Thermal Testing and Magnetic Flux Leakage Testing. The implemented image fusion strategy demonstrates that simple algebraic fusion rules are sufficient for high performance, given adequate signal normalization. Data fusion reduces the rate of false positives is reduced by a factor of six over the best individual sensor at a 10 μm deep groove. Moreover, the utility of state-of-the-art image representations, like the Shearlet domain, are explored. However, the theoretical advantages of such directional transforms are not attained in practice with the given data. Nevertheless, the benefit of fusion over single-sensor inspection is confirmed a second time. Furthermore, this work proposes novel techniques for fusion at a high level of signal abstraction. A kernel-based approach is introduced to integrate spatially scattered detection hypotheses. This method explicitly deals with registration errors that are unavoidable in practice. Surface discontinuities as shallow as 30 μm are reliably found by fusion, whereas the best individual sensor requires depths of 40–50 μm for successful detection. The experiment is replicated on a similar second test specimen. Practical guidelines are given at the end of the thesis, and the need for a data sharing initiative is stressed to promote future research on this topic. KW - Data fusion KW - Non destructive testing KW - Multi-sensor KW - Surface cracks PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-471339 SP - 1 EP - 157 CY - Berlin AN - OPUS4-47133 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wang, Xin A1 - Mierschke, Vivien A1 - Bertschat, Anja Sophie T1 - Concepts from seismic interferometry transferred to sonic and ultrasonic concrete inspection and monitoring N2 - Seismic interferometry (SI) deals either with the sensible detection of changes in the subsurface or with the reconstruction of virtual signals between two receivers by crosscorrelation of signals from diffuse sources. These concepts can be applied in NDT in civil engineering for various purposes, e. g. to detect changes in bridges. Here it is demonstrated using data from a reference structure on our test site. Practical applications can be expected in the very near future. T2 - European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT) CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.6.2018 KW - Ultrasound KW - Monitoring KW - Concrete KW - Interferometry KW - Coda PY - 2018 AN - OPUS4-46844 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven T1 - Fast quantitave chemical analysis of concrete using LIBS N2 - Overview about LIBS applications for investigation of building materials. T2 - NDT&E Advanced Training Workshop CY - Berlin, Germany DA - 27.06.2018 KW - LIBS KW - Concrete KW - Damage processes KW - Chlorid KW - Sulfate KW - Alkalies PY - 2018 AN - OPUS4-46821 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Millar, Steven A1 - Günther, Tobias A1 - Sankat, Nina T1 - Application of LIBS for the chemical investigation of concrete infrastructure N2 - Concrete is often used in combination with steel as reinforced concrete. Environmental influences, especially the ingress of harmful ions in combination with the ingress of water, trigger different damage processes which reduce the designed lifetime of a structure. The ingress of chlorides from de-icing salt or sea water leads to corrosion of the reinforcement. Also the carbonation of the concrete may trigger the corrosion of the reinforcement. The ingress of alkalis from de-icing salts may cause the expansion of the amorphous silica aggregates (alkali-silica reaction) through formation of a swelling gel of calcium silicate hydrate if water is present. The ingress of sulfates may cause spalling of the concrete surface due to ettringite formation. BAM has developed the LIBS technique for automated laboratory use with high numbers of samples to investigate transport processes of harmful species (Cl-, CO2, SO42- and alkalis) in concrete. Information about ingress depth and the quantitative values are important to estimate the remaining lifetime of the infrastructure. To get information about the ingress depth, a core has to be taken and cut in the middle. The measurements are carried out at the cross section. The main advantages of LIBS are the direct measurement on the surface of the concrete, fast analysis (sample rate 100 Hz) with a spatial resolution of up to 100 µm, the consideration of the heterogeneity of the concrete. The possibility of automated measurements saves a lot of manpower and time. At the same time a 2D-evaluation provides information about hot spots of elemental concentration which may not be found by standard methods. Typical results of 2D investigation of concrete in laboratory will be presented. The performance is also demonstrated by examples for onsite applications using a mobile LIBS system. The road map to standardization is presented as well. T2 - 12th ECNDT CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.06.2018 KW - LIBS KW - Concrete KW - Chloride KW - Sulfates KW - Heterogeneity PY - 2018 AN - OPUS4-46828 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wilsch, Gerd A1 - Bohling, C. A1 - Molkenthin, A. T1 - Mobiles LIBS-Gerät (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) N2 - Schädigungen durch Korrosion der Bewehrung von Stahlbetonbauwerken unserer Infrastruktur sind u. a. mit dem Eindringen von Chloriden aus Tausalzen oder Meereswasser verbunden. In den Regelwerken sind daher Grenzwerte für den maximal zulässigen Chlorid-Gehalt deiniert. Die Einhaltung dieser Grenzwerte wird in der Praxis über die Entnahme von Bohrmehl oder die Entnahme von Bohrkernen überwacht. Die Bohrkerne werden in Zylindersegmente von meist zwei cm Höhe geschnitten, dann gemahlen und mit Säure aufgeschlossen. Das Bohrmehl aus verschiedenen Tiefenabschnitten kann direkt mit Säure aufgeschlossen werden. Der Chlorid-Gehalt im Aufschluss wird dann meist mittels Potentiometrischer Titration bestimmt. Dieses Vorgehen ist mit einem hohen Zeit- und Personalaufwand verbunden. Die Information über die Heterogenität des Betons geht dabei aufgrund der Homogenisierung bei der Probenvorbereitung oder bei der Entnahme von Bohrmehl verloren. Der Chlorid-Gehalt wird in der homogenisierten Betonprobe (Zement, Wasser und Gesteinskörnung) analysiert und die Werte bezogen auf den Beton angegeben. Demgegenüber sind die Grenzwerte des maximal zulässigen Chlorid-Gehaltes auf den Zement bezogen. Da die Rezeptur des Betons fast nie verfügbar ist, wird die Umrechnung vom Gehalt bezogen auf den Beton zum Gehalt bezogen auf den Zement über eine zusätzliche Analyse oder durch Abschätzung durchgeführt. Als Ergänzung zum Standardverfahren wurde in der Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung das LIBS- Verfahren (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) für die Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Baustofen im Labor seit einigen Jahren erfolgreich eingesetzt. In einem vom Bundeswirtschatsministerium geförderten Projekt sollten die sich ergänzenden Kompetenzen eines Forschungspartners (BAM), eines Geräteherstellers (SECOPTA analytics GmbH) und eines potentiellen Anwenders (Ingenieurbüro Specht, Kalleja und Partner) in die Entwicklung eines mobilen LIBS Gerätes (BauLIBS) eingehen. Dieser Artikel stellt das Messprinzip und seine wesentlichen Vorteile vor, gibt einen Überblick über das entwickelte mobile LIBS-Gerät und seine Leistungsparameter. Anschließend werden einige erfolgreiche Anwendungsbeispiele zur Untersuchung von Schädigungsprozessen direkt an der Beton-Infrastruktur vorgestellt und ein Ausblick auf zuküntige Entwicklungen gegeben. Das BauLIBS-Gerät liefert dem sachkundigen Planer Daten für die Bewertung des Istzustandes von Bauwerken unserer Infrastruktur durch die zweidimensionale Erfassung von Elementverteilungen. Typische Anwendungen sind die Erfassung von Chlor, Schwefel, Kohlenstof, Natrium, Kalium und Lithium in Beton oder als Qualitätssicherung der Nachweis der mit einem Marker versehenen Tiefenhydrophobierung. KW - Mobiles LIBS KW - Beton KW - Chloride KW - Sulfate KW - Schädigung PY - 2018 VL - 160 IS - Juni 2018 SP - 46 EP - 50 PB - DGZfP CY - Berlin AN - OPUS4-46806 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - LIBS - Ein Tool zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Beton N2 - Die „Laser Induced Breakdown Spectroscopy“ (LIBS) bietet die Möglichkeit, direkt auf der optisch zugänglichen Oberfläche von Baustoffen 2-dimensional die Elementverteilung zu erfassen. Durch das zugrundeliegende Prinzip sind alle Elemente des Periodensystems detektierbar, auch leichte Elemente wie Wasserstoff oder Lithium. Einerseits können alle für die Zusammensetzung des Zementes und der Gesteinskörnung relevanten Elemente erfasst werden, andererseits auch die für Schädigungsprozesse in Beton wichtigen Elemente Chlor, Schwefel, Natrium, Kalium, Kohlenstoff und Stickstoff. Der Nachweis kann simultan erfolgen. Der Vorteil des Verfahrens liegt in der einfachen Probenvorbereitung, der direkten Messung auf der Oberfläche des Festkörpers und der Schnelligkeit der Messung. Die Heterogenität von Beton wird im Ergebnis berücksichtigt. Die Konzentrationen von schädigenden Ionen lassen sich bezogen auf den Bindemittelgehalt angeben. LIBS liefert standardmäßig qualitative Werte. Durch Kalibrierung anhand von Referenzproben ist eine Quantifizierung der Ergebnisse möglich. Das Potenzial des Verfahrens wird am Beispiel der Bestimmung der Chlorid-Verteilung in der Bindemittelmatrix vorgestellt. Andere Anwendungen sind die Bestimmung der Karbonatisierungstiefe, die Bestimmung des Eintrages von Alkalien oder die Bestimmung der Verteilung von Schwefel. Das Verfahren kann im Labor zur Untersuchung einer großen Anzahl von Proben oder vor-Ort zur schnellen Entscheidungsfindung eingesetzt werden. Kommerzielle Geräte sind seit kurzem verfügbar. Die örtliche Auflösung der Messung beträgt bis zu 0,1 mm × 0,1 mm. Ein Messpunkt hat einen Durchmesser von ca. 100 μm. Die Messfrequenz liegt bei 100 Hz. Als Ergebnis entstehen für jedes Element eine 2D-Darstellungen der Konzentration über der Messfläche. Der Scan eines Bohrkerns von 50 mm x 70 mm dauert bei einer Auflösung von 0,5 mm lateral und 1 mm vertikal ca. 7 min. Es können auch raue oder gebrochene Oberflächen durch Nachführung der z-Achse untersucht werden. Die Nachweisgrenze für die Bestimmung des Chlorgehaltes bezogen auf den Bindemittelgehalt liegt bei 0,03 M-%. Der Unterausschuss LIBS im Bauwesen im FA ZfP im Bauwesen der DGZfP arbeitet an der Erstellung von Merkblättern und Regelwerken zur Anwendung des Verfahrens. T2 - Bauwerksdiagnose 2018 CY - Berlin, Germany DA - 15.02.2018 KW - Alkalien KW - LIBS KW - Beton KW - Schädigung KW - Chlorid KW - Sulfat PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-468076 UR - https://www.ndt.net/search/docs.php3?id=22621 AN - OPUS4-46807 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Völker, Tobias A1 - Sankat, Nina T1 - LIBS - Ein Tool zur Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Beton N2 - Dargestellt werden die Möglichkeiten von LIBS zur Untersuchung von Baustoffen und aktuelle Anwendungsbeispiele. T2 - LIBS Seminar - Immer wissen was drin ist CY - Telow, Germany DA - 28.06.2018 KW - Alkalien KW - LIBS KW - Beton KW - Schädigung KW - Chloride KW - Sulfate PY - 2018 AN - OPUS4-46820 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Völker, Tobias A1 - Wilsch, Gerd T1 - Boosting of chlorine emission by electric discharge reheating in laser-induced plasma N2 - For the determination of the remaining life-time and the degree of damage of reinforced concrete structures such as marine construction, bridges or parking decks, a highly precise measurement of harmful species is also required for trace elements. One of the most interesting elements is chlorine, because above a certain threshold corrosion is triggered. To increase the intensity of the chlorine line, helium is usually used, which is costly. To overcome this problem, low electrical discharge reheating is used which operates in air atmosphere. A comparison between results obtained by measuring with helium and reheating by electrical discharge is presented. The performance is compared by the resulting calibration curves and the calculated limit of detection obtained by 15 reference samples based on cement with NaCl. Concentrations of reference samples range from 0.05 to 2.5 wt% chlorine. T2 - Xth international conference on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy CY - Atlanta, GA, USA DA - 21.10.2018 KW - LIBS KW - Electric discharge KW - Plasma reheating PY - 2018 AN - OPUS4-46792 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gornushkin, Igor B. A1 - Gojani, Ardian T1 - Temporal evaluation and imaging of laser-induced plasmas on cement-based materials N2 - In civil engineering, the laser-induced breakdown spectroscopy has been applied as a fast and reliable method for a quantitative evaluation of concrete cores. Due to a two-dimensional scanning, the heterogeneity of concrete can be evaluated and elements like Cl, Na, and S are related to the cement matrix only. This study deals with the temporal evaluation and imaging of laser-induced plasmas on cement-based materials, in order to investigate the impact of aggregates with diffrent grain size on the spectral response in LIBS. T2 - Xth international conference on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy CY - Atlanta, GA, USA DA - 21.10.2018 KW - LIBS KW - Concrete KW - Grain size PY - 2018 AN - OPUS4-46794 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günther, Tobias A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Völker, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Wilsch, Gerd T1 - Plasma reheating in LIBS with electric discharge to detect halogens in low concentrations N2 - The Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is an useful analytical technique for the chlorine detection in building materials, specifically in the reinforcement concrete. If chlorine exceeds a specific concentration threshold, the result can be pitting corrosion of the reinforcement, which affects the stability and lifetime of building structures like marine constructions, bridges or parking decks. The critical chlorine content based to cement is 0.4 wt.-% based to the cement for reinforced concrete. The ingress of chlorides from sea water or de-icing salt leads to corrosion of the reinforcement. The chlorine spectral line Cl I at 837.59 nm shows a good performance in helium atmosphere. For measurements without helium we used a electric discharge setup to reheat the Laser-induced plasma with a voltage below 100 V. In this case the reheating shows an increasing chlorine emission in air atmosphere. This work shows chlorine calibration curves with LIBS in a helium flow and LIBS with electric discharge reheating in air atmosphere. The determination of the limit of detection (LOD) for both setups and the measurement results of a drill core sample with a quantitative chlorine ingress profile will be presented. T2 - Xth international conference on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy CY - Atlanta, GA, USA DA - 21.10.2018 KW - LIBS KW - Laser induced plasma KW - Plasma reheating KW - Electric discharge PY - 2018 AN - OPUS4-46797 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Munsch, Sarah Mandy T1 - Zerstörungsfreie Feuchtebestimmung und Porengrößenabschätzung an Estrichen mittels NMR N2 - Nuklear magnetische Resonanz (NMR) etabliert sich zunehmend im Bauingenieurwesen als eine alternative Methode zur zerstörungsfreien Feuchtebestimmung in Baustoffen. Schäden, die durch einen zu hohen Anteil an Flüssigwasser auftreten können, sind Ablösungen, Korrosion, Frostschäden, Induktion von Salzkristallisationen, etc. Aufgrund der Sensitivität für 1H-Protonen, ist NMR eine geeignete Methode zur Feuchtedetektion. Dabei kann laut Theorie zwischen frei, chemisch oder physikalisch gebundenem Wasser differenziert werden, während in der Praxis abhängig von der Messtechnik und Probengröße größtenteils nur das freie Wasser detektierbar ist. Mithilfe der NMR Relaxometrie lassen sich nicht nur Relaxationsabklingkurven ermitteln, sondern auch Relaxationszeitenverteilungen, sowie bei Vollsättigung ggf. eine Porengrößenverteilung ableiten. Darüber hinaus lassen sich erste Annahmen über die Entwicklung der Porensättigung bei Teilsättigung der Probe treffen. Ziel dieser Arbeit war die Untersuchung der zeitlichen Entwicklung der Porensättigung während des natürlichen Trocknungsprozesses (Teilsättigung) sowie die Ermittlung der Porengrößenverteilung an Beispiel von zementgebundenen Estrichen. Für den Versuch wurden zwei zementgebundene Estrichproben nach abgeschlossener Hydratation wieder aufgesättigt. Während des anschließenden natürlichen Trocknungsprozesses wurden regelmäßig NMR-Messungen durchgeführt sowie die Massenentwicklung observiert. Hauptfokus lag auf der zeitlichen und tiefenabhängigen Entwicklung der Relaxationszeitenverteilungen. Bei fortschreitender Trocknung der Proben konnte eine Verschiebung des Maximums der Relaxationszeitenverteilung zu kleineren Zeiten beobachtet werden. Die Ursache liegt zum einen in dem abnehmenden Anteil an freiem Wasser in größeren Poren und zum anderen in dem verhältnismäßig zunehmenden Signalanteil durch Wasser in kleineren Poren. Durch den Vergleich mit Quecksilberporosimetrie und Gas-Adsorptions-Ergebnissen, konnte aus den NMR-Daten eine unimodale Porengrößenverteilung mit einer dominanten Porengröße von 0,08 bis 0,1 µm und eine effektive Oberflächenrelaxivität von ca. 10 bis 30 µm/s abgeleitet werden. T2 - Bauwerksdiagnose 2018 CY - Berlin, Germany DA - 15.02.2018 KW - Estrich KW - Feuchte KW - NMR KW - Porengrößen KW - Relaxometrie PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-468966 UR - https://www.bauwerksdiagnose2018.de/Portals/bauwerksdiagnose2018/P/p11.pdf N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-46896 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven ED - Forde, Mike T1 - Application of laser induced breakdown spectroscopy N2 - A big part of the infrastructure is made of concrete, which is a multiphase system made of cement, aggregates, water and pores. Concrete is often used in combination with steel as reinforced concrete. Environmental influences, especially the ingress of harmful ions in combination with the ingress of water, trigger different damage processes which reduce the designed lifetime of a structure. The ingress of chlorides from de-icing salt or sea water leads to corrosion of the reinforcement. In addition, the carbonation of the concrete may trigger the corrosion of the reinforcement. The ingress of alkalis from deicing salts may cause the expansion of the amorphous silica aggregates (alkali-silica reaction) through formation of a swelling gel of calcium silicate hydrate if water is present. The ingress of sulphates may cause spalling of the concrete surface due to ettringite formation. For the standard procedure in civil engineering cores are taken, cut in slices, grinded and the obtained homogenized powder is solved in acid and investigated by standard procedures. BAM has developed the LIBS technique for the 2D evaluation of the chemical composition of concrete. The technique is established for automated laboratory use with high numbers of samples to investigate transport processes of harmful species (Cl-, CO2 , SO4 2-and alkalis) in concrete. Information about ingress depth and the quantitative values are important to estimate the remaining lifetime of the infrastructure. LIBS is a surface technique. To get information about the ingress depth, a drill core has to be taken and cut in the middle. The measurements are carried out at the cross section. The main advantages of LIBS are the direct measurement on the surface of the concrete, fast analysis (sample rate 100 Hz) with a spatial resolution of up to 100 µm, the consideration of the heterogeneity of the concrete and the possibility of automated measurements which save a lot of manpower and time. As an example the investigation of ingress profiles for standard diffusion and migration tests in civil engineering takes hours in comparison to just a few minutes using LIBS. At the same time a 2D-evaluation provides information about hot spots of elemental concentration which may not be found by standard methods. The state of the art of LIBS technique for applications in civil engineering will be presented, including typical results of 2D investigation of concrete in laboratory. The performance is also demonstrated by examples for onsite applications using a mobile LIBS system. The road map to standardization is presented as well. T2 - Structural Faults + Repair-2018 CY - Edinburgh, UK DA - 15.05.2018 KW - Sulphate KW - Chloride KW - Concrete KW - LIBS PY - 2018 SN - 0-947644-86-5 U6 - https://doi.org/10.25084/sfr.2018.0030 SP - 1 EP - 7 PB - University of Edinburgh CY - Edinburgh AN - OPUS4-46947 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Sankat, Nina T1 - Application of LIBS for the chemical investigation of concrete infrastructure N2 - Overview about LIBS applications in civil engineering T2 - Structural Faults + Repair-2018 CY - Edinburgh, UK DA - 15.05.2018 KW - On-site measurements KW - LIBS KW - Concrete KW - Chloride KW - Sulfates PY - 2018 AN - OPUS4-46948 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - Millar, Steven A1 - Wilsch, Gerd T1 - Analyse des Tausalzeintrags in Fahrbahndeckenbetone mit neuartiger Prüftechnik T1 - Analysis of De-icing Salt in Concrete Pavement with a new type of Test Technology N2 - In den letzten Jahren sind im deutschen Bundesautobahnnetz vermehrt AKR-Schäden an Betonfahrbahndecken aufgetreten. Ursächlich hierfür ist die Verwendung alkaliempfindlicher Gesteinskörnung. Dies führt bei gleichzeitiger Anwesenheit von Wasser infolge der Exposition der Fahrbahndecke und des alkalischen Milieus durch den Einsatz alkalireicher Portlandzemente bei der Betonherstellung zu einer Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR). Zusätzlich wird der AKR-Schädigungsprozess in Betonfahrbahndecken durch den externen Tausalzeintrag (primär NaCl) im Winter begünstigt. Vor diesem Hintergrund kommt der Ermittlung des Tausalzeintrags in den Fahrbahndeckenbeton eine große Bedeutung zu. Die Analyse des Tausalzeintrags erfolgte bisher ausschließlich nasschemisch an gemahlenen Bohrkernsegmenten. Nachteilig sind hierbei der relativ hohe prüftechnische Aufwand und die eingeschränkte Ortsauflösung. Der alternative Einsatz von LIBS (Laser-induced breakdown spectroscopy) eröffnet in diesem Kontext neue Möglichkeiten. So wird in diesem Beitrag anhand von Bohrkernen aus einem repräsentativen AKR-geschädigten BAB-Abschnitt exemplarisch die Vorgehensweise bei der LIBS-Analyse zur Ermittlung der Na- und Cl-Verteilung an vertikalen Schnittflächen von Bohrkernen aufgezeigt. Da der Tausalzeintrag primär über den Zementstein erfolgt, wurde der verfälschende Na-Grundgehalt der Gesteinskörnung mittels eines Ausschlusskriteriums (Ca-Gehalt) eliminiert. Vergleichend durchgeführte Cl-Mappings mit Mikroröntgenfluoreszenzanalyse sowie nasschemische Analysen belegen die Güte der durchgeführten LIBS-Messungen. Allerdings bedarf es bei der quantitativen Ermittlung des Natriumgehaltes in der Betonfahrbahndecke noch weitergehender Untersuchungen. N2 - Analysis of the intrusion of de-icing salt into concrete pavements by a novel test method In recent years the German motorway network has seen an increase in the occurrence of damage in concrete pavements. This has been caused by the use of alkali-sensitive aggregates. Given the exposure of the concrete pavement to water and the alkaline environment caused by the use of Portland cement during concrete mixing, this environment can lead to an alkali-silica reaction (ASR) process. This ASR-damage process in concrete pavements is further exacerbated by the external application of de-icing salt in winter. Against this background, the evaluation of the intrusion of de-icing salt becomes of great importance. Until now, the analysis of the intrusion of de-icing salt was carried out in a wet-chemistry process on finely ground segments of drilling cores. The disadvantages of this method are the relatively arduous testing process and the limited depth resolution. The alternative application of LIBS (laser-induced breakdown spectroscopy) offers new possibilities in this context. In this paper, the procedure for the LIBS analysis of sodium and chloride distribution on vertical cut surfaces of drilling cores taken from representative ASR-damaged concrete pavements is presented. Because the intrusion of de-icing salt takes place primarily in the cement matrix, the distorting effect of the sodium content in the aggregates was eliminated by an exclusion criteria (namely, the calcium content). The comparable chloride mappings by micro X-ray fluorescence spectroscopy and wet-chemical analysis confirm the quality of the LIBS measurements. However, additional investigations are necessary for the quantitative analysis of sodium content in concrete pavements. KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Tausalz KW - LIBS KW - MRFA KW - Nasschemie KW - ZfP PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1002/best.201800033 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 113 IS - 9 SP - 656 EP - 666 PB - Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG CY - Berlin AN - OPUS4-46171 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - Kind, Thomas A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Wieland, M. T1 - Dunkelfärbung der Betonfahrbahndecke im AKR-Kontext - Ursachenanalyse mit innovativer Prüftechnik T1 - Dark Dyeing of the Concrete Pavement in the AKR Context: Root Cause Analysis with innovative Testing Technology N2 - Die AKR-Schadensevolution von Betonfahrbahndecken ist in der Anfangsphase durch eine Dunkelfärbung der Oberfläche im Fugenbereich gekennzeichnet. Es wird vermutet, dass eine erhöhte Durchfeuchtung der Betonrandzone ursächlich für diese Erscheinung ist. Vor diesem Hintergrund wurde exemplarisch eine Fahrbahnplatte eines repräsentativen Bundesautobahnabschnitts systematisch mit verschiedenartiger zerstörungsfreier Prüftechnik vor Ort untersucht. Die Ergebnisse der zunächst erfolgten großflächigen Durchmusterung mit Radar zeigen, dass in den Bereichen mit einer Dunkelfärbung der Betonfahrbahndecke erhöhte Laufzeiten der Radarimpulse zwischen der Oberfläche und der Rückseite der Betonfahrbahndecke auftreten, was auf eine erhöhte integrale Durchfeuchtung der Betonfahrbahndecke schließen lässt. Vertiefend durchgeführte NMR-Feuchtemessungen in der Betonrandzone zeigen eine gute Korrelation zwischen erhöhtem Feuchtegehalt und der dunkel gefärbten Fahrbahnoberfläche. Die Ergebnisse beider zerstörungsfreien Prüfmethoden lassen den Schluss zu, dass die Betonfahrbahndecke in der Nähe des Fugenkreuzes eine höhere Durchfeuchtung als im Bereich der Querscheinfuge aufweist. Die geringste Durchfeuchtung besitzt die Betonfahrbahndecke in der Plattenmitte. Die mit den zerstörungsfreien Prüfverfahren ermittelten Befunde stimmen prinzipiell gut mit den punktuell mittels Darr-Wäge-Verfahren an Bohrmehlproben gewonnenen Ergebnissen überein. N2 - Darkening of the surface within alkali-silica reaction context - Root cause analysis with non-destructive measurement methods The damage evolution in concrete pavements due to alkali-silica reaction is characterized in the initial phase by a darkening of the surface along joint regions. It is generally assumed that an increased moisture content of the concrete boundary zone is responsible for this visual appearance. Against this background, a concrete pavement slab of a representative German motorway section was systematically investigated in-situ using different non-destructive measurement methods. The results of the high-resolution, planar radar showed an increased time of flight of the radar pulse between the pavement surface and the base of the concrete slab in the darkened areas. This indicated that the overall moisture content is increased near joints in the slab. Additional NMR moisture measurements in the concrete boundary zone confirmed the correlation between increased moisture content and the dark-colored surface of the concrete pavement. The results of both non-destructive measurement methods indicated that the moisture content near the intersection of two joints was higher than the moisture content near the area around the transverse joint. The lowest moisture content was measured in the center of the concrete pavement slab. The results obtained with the two non-destructive testing methods were in overall good agreement with moisture measurements of boring dust analyzed using the gravimetric method. KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Feuchtemessung KW - Radar KW - Nuclear Magnetic Resonance KW - ZfP PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1002/best.201800020 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 113 IS - 9 SP - 647 EP - 655 PB - Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG CY - Berlin AN - OPUS4-46173 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Zimmek, David T1 - Experimentelle Validierung eingebetteter Sensorik zur pH-Wert Bestimmung basierend auf Fluoreszenzspektroskopie N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der experimentellen Validierung eingebetteter Sensorik zur pH-Wert Bestimmung basierend auf Fluoreszenspektroskopie. Bisherige Karbonatisierungsmessungen basieren auf zerstörenden Methoden. Durch das Einbetonieren von immer erreichbaren pH-Sonden wird die Überprüfung zerstörungsfrei. Um ein fehlerfreies, reproduzierbares Ergebnis zu gewährleisten, mussten diese pH-Sonden zunächst getestet und eine ausreichend präzise Methode zur Messung entwickelt werden. Durch das Vorgeben unterschiedlicher pH-Milieus und dem Testen verschiedener Messmethoden und Versuchsaufbauten werden Situationen im Beton simuliert. Hierzu werden die pH-Sonden mit unterschiedlich starken basischen und neutralen Lösungen in Kontakt gebracht, wodurch der in den Sonden befindliche Indikator je nach pH-Wert eine blaue oder orange Färbung annimmt. In den Sonden befindliche Quantenpunkte werden durch einen Laser angeregt. Diese Quantenpunkte fluoreszieren aufgrund der Anregung im blauen und orangen Spektrum. Mithilfe der Fluoreszenzspektroskopie wird die durch den Indikator gefilterte Fluoreszenz in Reflexion und Transmission gemessen. Die Ergebnisse werden genutzt, um ein Verhältnis zwischen den zwei Wellenlängen zu berechnen, anhand dessen zu erkennen ist, welche Farbe der Indikator in den Sonden angenommen hat. Die experimentelle Validierung dient der Optimierung der Methodik, des Versuchsaufbaus und der Zusammensetzung der Sonden. Nach eine Reihe unterschiedlicher Versuche, werden Bedingungen geschaffen, welche zu den gewünschten Ergebnissen führen. Das in Reflexion gemessene Licht kann Aussage darüber geben, welche Farbe der Indikator annimmt und das Verhältnis zwischen dem blauen und dem orangen Spektrum gibt die erwarteten Werte zurück. Die Ergebnisse dieser Arbeit sollen in Betonprobekörpern angewandt werden, um die hier erprüfte Methode in Realbedingungen zu testen. KW - pH Wert in Baustoffen KW - Fluoreszenzspektroskopie KW - Eingebettete Sensorik PY - 2018 SP - 1 EP - 68 CY - Berlin AN - OPUS4-46326 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kind, Thomas T1 - GPR Testing of concrete structures N2 - The basics of ground penetrating radar and its NDT application in civil engineering were shown. T2 - NDT&E Advanced Training Workshop CY - Berlin, Germany DA - 27.06.2018 KW - GPR KW - Concret KW - NDT PY - 2018 AN - OPUS4-46297 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Prinz, Carsten A1 - Hase, Felix A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Data of embedded humidity sensors, sample weights, and measured pore volume distribution for eight screed types N2 - Four cement-based and four calcium-sulphate-based screed types are investigated. The samples have a diameter of 300 mm and a height of 35 or 70 mm. Up to ten humidity sensors are embedded directly during the concreting of the screed samples. Thus, the humidity over the sample height is monitored during hardening, hydration, evaporation, and oven drying. Furthermore, the screed samples are weighed during every measurement to determine the total mass and the corresponding moisture loss. To define the pore system precisely, mercury intrusion porosimetry as well as gas adsorption is performed. According to the data, the entire pore volume distribution is known. The measured pore diameters range from 0.8 nm to 100 µm and the total porosity of the examined screeds ranges between 11% and 22%. Based on these measurement data, moisture transport, pore saturation as well as sorption isotherms and their hysteresis may be calculated quantitatively as described in “Monitoring of the absolute water content in porous materials based on embedded humidity sensors” (Strangfeld and Kruschwitz, 1921). KW - Concrete and screed KW - Embedded humidity sensors KW - Pore volume distribution KW - Material moisture PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-462339 SN - 2352-3409 VL - 21 SP - 8 EP - 12 PB - Elsevier CY - Amsterdam AN - OPUS4-46233 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Christoph A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Ebell, Gino A1 - Shen, J. T1 - Toward Data based corrosion analysis of concrete with supervised machine learning N2 - Half-Cell-Potential Mapping (HP) is the most popular non-destructive testing (NDT) method for the detection of active corrosion in reinforced concrete. HP is influenced by parameters such as moisture and chloride gradients in the component. The sensitivity to the spatially small, but dangerous pitting is low. In this study we show how additional measurement information can be used with multi-sensor data fusion to improve the detection performance and to automate data evaluation. The fusion is based on supervised machine learning (SML). SML are methods that recognize relationships in (sensor) data based on given labels. We use SML to distinguish "defective" and "intact" labeled areas in our dataset. It consists of 18 measurement - each contains HP, ground radar, microwave moisture and Wenner resistivity data. Exact labels for changing environmental conditions were determined in a laboratory study on a reinforced concrete slab, which deteriorated controlled and accelerated. The deterioration progress was monitored continuously and corrosion was generated targeted at a predefined location. The detection results are quantified and statistically evaluated. The data fusion shows a significant improvement over the best single method (HP). We describe the challenges of data-driven approaches in nondestructive testing and show possible solutions. T2 - SMT/NDT-CE 2018 CY - New Brunswick, NJ, USA DA - 26.08.2018 KW - SMT KW - NDT-CE PY - 2018 AN - OPUS4-46261 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sharma, Govind A1 - Kind, Thomas T1 - Distinction of tendon ducts and rebars by GPR reflection signal patterns N2 - We investigated the possibility of surrounding waves along with perimeter of large diameter tendon ducts during ground penetrating radar (GPR) testing of concrete structures. The surrounding waves influence the primary reflection from tendon duct and alter the phase as well as amplitude of signal depending on the diameter of the tendon duct. This phenomenon was studied in detail by conducting several simulations using a commercial software Reflexw®. Finite Difference Time Domain method was adopted to analyze reflection patterns from objects of various diameters located at different depths in concrete media. The proposed methodology will be useful in qualitative assessment of size of metallic objects greater than a diameter of 6 cm. In general, the identification of large diameter tendon ducts in a civil structure is carried out by prior knowledge of the civil plan and its diagonal appearance to smaller diameter object mesh. The proposed methodology will enhance the confidence in identification of the larger diameter tendon ducts even if the civil plan is not known accurately. T2 - 17th International Conference on Ground Penetrating Radar CY - Rapperswil, Switzerland DA - 18.06.2018 KW - Ground penetrating radar KW - Rebar KW - Concrete PY - 2018 AN - OPUS4-46246 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Sharma, Govind A1 - Kind, Thomas T1 - Distinction of tendon ducts and rebars by GPR reflection signal patterns N2 - We investigated the possibility of surrounding waves along with perimeter of large diameter tendon ducts during ground penetrating radar (GPR) testing of concrete structures. The surrounding waves influence the primary reflection from tendon duct and alter the phase as well as amplitude of signal depending on the diameter of the tendon duct. This phenomenon was studied in detail by conducting several simulations using a commercial software Reflexw®. Finite Difference Time Domain method was adopted to analyze reflection patterns from objects of various diameters located at different depths in concrete media. The proposed methodology will be useful in qualitative assessment of size of metallic objects greater than a diameter of 6 cm. In general, the identification of large diameter tendon ducts in a civil structure is carried out by prior knowledge of the civil plan and its diagonal appearance to smaller diameter object mesh. The proposed methodology will enhance the confidence in identification of the larger diameter tendon ducts even if the civil plan is not known accurately. T2 - 17th International Conference on Ground Penetrating Radar CY - Rapperswil, Switzerland DA - 18.06.2018 KW - Ground penetrating radar KW - Rebar KW - Concrete PY - 2018 SN - 978-1-5386-5776-8 SP - 232 EP - 235 AN - OPUS4-46247 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Tobias A1 - Gornushkin, Igor B. A1 - Kazakov, Alexander Ya. A1 - Wilsch, Gerd T1 - Application of two calibration-free LIBS techniques for synthetic spectra of cement samples N2 - Two calibration-free LIBS techniques are used for the quantitative analysis of synthetic cement samples: the CF-LIBS based on the Boltzmann plot method and the Monte Carlo (MC) LIBS based on the iterative spectrum fitting. In CF-LIBS, the inverse problem is solved, i.e. the elemental concentrations are determined by the reconstruction of plasma parameters from spectra. The MC-LIBS technique solves the direct problem by finding the highest correlation between the model-generated and experimental spectrum. The accuracy of both calibration-free LIBS methods suffers from factors such as inaccurately determined instrumental function, the deviation of experimental plasma from the mathematical model used, not taking into account the collection geometry and from the uncertainty of spectroscopic data. Therefore, the both calibration-free LIBS approaches are applied to synthetic spectra which perfectly suit the mathematical model of the method. This test yields the accuracy of both the approaches for the ideal case. In addition, the accuracy of both methods is investigated for non-isothermal plasma, because real laser-induced plasma often has high gradients in temperature. Both methods assume an isothermal plasma. T2 - Xth international conference on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy CY - Atlanta, GA, USA DA - 21.10.2018 KW - Cement KW - MC-LIBS KW - LIBS KW - CF-LIBS PY - 2018 AN - OPUS4-46774 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Völker, Tobias T1 - Schnelle quantitative Untersuchung der Elementverteilungen im Beton mittels LIBS N2 - Die Laserinduzierte Plasmaspektroskopie (engl.: Laser-induced Breakdown Spectroscopy, kurz: LIBS) ist eine Kombination aus Laserablation mittels eines energiereichen Laser-Pulses, der Erzeugung eines Plasmas auf der zu untersuchenden Oberfläche und dem quantitativen Nachweis der Elementzusammensetzung durch spektroskopische Untersuchung der vom Plasma emittierten Strahlung. Ein LIBS-Gerät liefert dem sachkundigen Planer Daten für die Bewertung des Ist-Zustandes von Bauwerken unserer Infrastruktur durch die zweidimensionale Erfassung von Elementverteilungen. Typische Anwendungen sind die Erfassung von Chlor, Schwefel, Kohlenstoff, Natrium, Kalium und Lithium in Beton oder als – Qualitätssicherung – der Nachweis der mit einem Marker versehenen Tiefenhydrophobierung. In Zusammenarbeit zwischen Industriepartnern und der BAM wurden ein Labor und ein mobiles LIBS-System für die Vor-Ort-Messungen entwickelt. Die Analyse erfolgt vollautomatisch. Die Ortsauflösung beträgt bis zu 0,1 mm x 0,1 mm. Es können Messflächen von 140 mm x 170 mm gescannt werden. Die Erstellung von 2D-Elementverteilungen im Beispiel unten benötigt weniger als 10 Minuten. T2 - ibausil - 20. Internationale Baustofftagung CY - Weimar, Germany DA - 12.09.2018 KW - LIPS KW - Chlorid KW - LIBS KW - Beton PY - 2018 AN - OPUS4-46778 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias ED - Ludwig, H.-M. T1 - Schnelle quantitative Untersuchung von Elementverteilungen in Beton mittels LIBS N2 - Die Laserinduzierte Plasmaspektroskopie (engl.: Laser-induced Breakdown Spectroscopy, kurz: LIBS) ist eine Kombination aus Laserablation mittels eines energiereichen Laser-Pulses, der Erzeugung eines Plasmas auf der zu untersuchenden Oberfläche und dem quantitativen Nachweis der Elementzusammensetzung durch spektroskopische Untersuchung der vom Plasma emittierten Strahlung. Ein LIBS-Gerät liefert dem sachkundigen Planer Daten für die Bewertung des Ist-Zustandes von Bauwerken unserer Infrastruktur durch die zweidimensionale Erfassung von Elementverteilungen. Typische Anwendungen sind die Erfassung von Chlor, Schwefel, Kohlenstoff, Natrium, Kalium und Lithium in Beton oder als – Qualitätssicherung – der Nachweis der mit einem Marker versehenen Tiefenhydrophobierung. In Zusammenarbeit zwischen Industriepartnern und der BAM wurden ein Labor und ein mobiles LIBS-System für die Vor-Ort-Messungen entwickelt. Die Analyse erfolgt vollautomatisch. Die Ortsauflösung beträgt bis zu 0,1 mm x 0,1 mm. Es können Messflächen von 140 mm x 170 mm gescannt werden. Die Erstellung von 2D-Elementverteilungen im Beispiel unten benötigt weniger als 10 Minuten. T2 - ibausil - 20. Internationale Baustofftagung CY - Weimar, Germany DA - 12.09.2018 KW - LIPS KW - LIBS KW - Beton KW - Chlorid PY - 2018 SN - 978-3-00-059950-7 VL - 2 SP - 2380 EP - 2387 PB - F.A. Finger-Institut für Baustoffkunde, CY - Weimar AN - OPUS4-46779 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Völker, Tobias T1 - Auf dem Weg zum gläsernen Beton neues Analyseverfahren mit laserinduzierter Plasmaspektroskopie N2 - Die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIPS) oder englisch: Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) ist eine Kombination aus Laserablation mittels energiereichem Laser-Puls, der Erzeugung eines Plasmas auf der zu untersuchenden Oberfläche und dem quantitativen Nachweis der Elementzusammensetzung durch die spektroskopische Untersuchung der vom Plasma emittierten Strahlung. Das Verfahren wird z. B. in der Prozessanalytik, der Sortierung von Rest- und Rohstoffen oder zur Qualitätssicherung in der pharmazeutischen Industrie angewendet. Das LIPS arbeitet scannend und liefert die zweidimensionale Verteilung der Konzentrationen ausgewählter Elemente – und das auch auf rauen Oberflächen. Alle Elemente können auch gleichzeitig erfasst werden. Damit lassen sich beispielsweise Unterschiede im Eindringverhalten von Chlor und Natrium dokumentieren. Nach einer Kalibrierung stehen quantitative Werte zur Verfügung. Zurzeit sind Geräte für automatisierte Messungen im Labor und vor Ort verfügbar. Die scannende Messung, mit einer Ortsauflösung von bis zu 80 µm, erfasst die Heterogenität des Betons. Damit kann die ermittelte Konzentration direkt auf den Bindemittelgehalt bezogen werden. Die Messfrequenz beträgt aktuell 100 Hz. Beispielsweise dauert die Erfassung des Chlorgehaltes in einem Bohrkern mit 50 mm Durchmesser und einer Länge von 80 mm, bei drei Mittelungen pro Messpunkt und einer Auflösung von 0,5 mm, nur 8 Minuten. Das Ergebnis steht direkt nach der Messung als „Elementlandkarte“ zur Verfügung. Durch die hohe Ortsauflösung des Verfahrens können z. B. fundiertere Eingangsparameter für Modellrechnungen erzeugt oder der Transport durch Risse visualisiert werden. Ein LIPS-Gerät liefert Daten für die Bewertung des Istzustandes von Infrastrukturbauwerken. Typische Anwendungen sind die Erfassung von Chlor, Schwefel, Kohlenstoff, Natrium, Kalium und Lithium im Beton oder der Nachweis, der mit einem Marker versehenen Tiefenhydrophobierung, welcher zur Qualitätssicherung herangezogen wird. Die Messungen sind schnell und automatisiert, so dass eine große Anzahl von Betonkernen in kurzer Zeit ausgewertet werden kann. Die Nachweisgrenze für die Bestimmung der Chlorid-Konzentration liegt mit 0,04 % deutlich unterhalb der allgemein akzeptierten Grenze für die Initiierung der Bewehrungskorrosion von 0,5 % (bezogen auf den Bindemittelgehalt). Dies bestätigten auch Vor-Ort-Messungen, wo Staub und Erschütterungen wenig Einfluss auf die Ergebnisse hatten und das Messsystem sich als stabil und robust erwiesen hat. Eine technische Spezifikation und Regeln für die Anwendung des Verfahrens erarbeitet der neu gegründete Unterausschuss LIBS im Fachausschuss Zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen der Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e.V.. T2 - 25. Internationale IFF-Fachtagung Beton(t) DAUERHAFT CY - Weimar, Germany DA - 14.11.2018 KW - LIBS KW - LIPS KW - Alkalien KW - Chlorid PY - 2018 AN - OPUS4-46780 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Völker, Tobias T1 - Application of LIBS for the chemical investigation of concrete infrastructure N2 - The majority of the built infrastructure is made of concrete, which is a multiphase system made of cement, aggregates, water and pores. Concrete is often used in combination with steel as reinforced concrete. Environmental influences, especially the ingress of harmful ions in combination with the ingress of water, trigger different damage processes which reduce the designed lifetime of a structure. The ingress of chlorides from de-icing salt or sea water leads to corrosion of the reinforcement. Also the carbonation of the concrete may trigger the corrosion of the reinforcement. The ingress of alkalis from de-icing salts may cause the expansion of the amorphous silica aggregates (alkali-silica reaction) through formation of a swelling gel of calcium silicate hydrate if water is present. The ingress of sulfates may cause spalling of the concrete surface due to ettringite formation. For the standard procedure in civil engineering cores are taken, cut in slices, grinded and the obtained homogenized powder is solved in acid and investigated by standard procedures. BAM has developed the LIBS technique for the 2D evaluation of the chemical composition of concrete [1-11]. The technique is established for automated laboratory use with high numbers of samples to investigate transport processes of harmful species (Cl-, CO2, SO42- and alkalis) in concrete. Information about ingress depth and the quantitative values are important to estimate the remaining lifetime of the infrastructure. LIBS is a surface technique. To get information about the ingress depth, a core has to be taken and cut in the middle. The measurements are carried out at the cross section. The main advantages of LIBS are the direct measurement on the surface of the concrete, fast analysis (sample rate 100 Hz) with a spatial resolution of up to 100 µm, the consideration of the heterogeneity of the concrete and the possibility of automated measurements which save a lot of manpower and time. As an example the investigation of ingress profiles for standard diffusion and migration tests in civil engineering takes hours in comparison to just a few minutes using LIBS. At the same time a 2D-evaluation provides information about hot spots of elemental concentration which may not be found by standard methods. Ingress of chlorides due to a crack in a repair mortar. Left: Photo of the cross section of a concrete core and the surface investigated by LIBS (area 70 mm x 70 mm). Right: Color coded chlorine intensity on the cross section of a concrete core, dark red represents high chlorine content. The state of the art of LIBS technique for applications in civil engineering will be presented, including typical results of 2D investigation of concrete in laboratory. The performance is also demonstrated by examples for onsite applications using a mobile LIBS system. The road map to standardization is presented as well. T2 - ICCRRR2018, 5th international conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting CY - Cape Town, South Africa DA - 19.11.2018 KW - LIBS KW - Chlorid KW - Alkalies KW - Concrete KW - Damage PY - 2018 AN - OPUS4-46781 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Völker, Tobias T1 - Detection of ion ingress by LIBS for Evaluation of the remaining lifetime of a concrete structure N2 - The majority of the built infrastructure is made of concrete, which is a multiphase system made of cement, aggregates, water and pores. Concrete is often used in combination with steel as reinforced concrete. Environmental influences, especially the ingress of harmful ions in combination with the ingress of water, trigger different damage processes which reduce the designed lifetime of a structure. The ingress of chlorides from de-icing salt or sea water leads to corrosion of the reinforcement. Also the carbonation of the concrete may trigger the corrosion of the reinforcement. The ingress of alkalis from de-icing salts may cause the expansion of the amorphous silica aggregates (alkali-silica reaction) through formation of a swelling gel of calcium silicate hydrate if water is present. The ingress of sulfates may cause spalling of the concrete surface due to ettringite formation. For the standard procedure in civil engineering cores are taken, cut in slices, grinded and the obtained homogenized powder is solved in acid and investigated by standard procedures. BAM has developed the LIBS technique for the 2D evaluation of the chemical composition of concrete [1-11]. The technique is established for automated laboratory use with high numbers of samples to investigate transport processes of harmful species (Cl-, CO2, SO42- and alkalis) in concrete. Information about ingress depth and the quantitative values are important to estimate the remaining lifetime of the infrastructure. LIBS is a surface technique. To get information about the ingress depth, a core has to be taken and cut in the middle. The measurements are carried out at the cross section. The main advantages of LIBS are the direct measurement on the surface of the concrete, fast analysis (sample rate 100 Hz) with a spatial resolution of up to 100 µm, the consideration of the heterogeneity of the concrete and the possibility of automated measurements which save a lot of manpower and time. As an example the investigation of ingress profiles for standard diffusion and migration tests in civil engineering takes hours in comparison to just a few minutes using LIBS. At the same time a 2D-evaluation provides information about hot spots of elemental concentration which may not be found by standard methods. Ingress of chlorides due to a crack in a repair mortar. Left: Photo of the cross section of a concrete core and the surface investigated by LIBS (area 70 mm x 70 mm). Right: Color coded chlorine intensity on the cross section of a concrete core, dark red represents high chlorine content. The state of the art of LIBS technique for applications in civil engineering will be presented, including typical results of 2D investigation of concrete in laboratory. The performance is also demonstrated by examples for onsite applications using a mobile LIBS system. The road map to standardization is presented as well. T2 - ASNT SMT/NDT-CE 2018 CY - New Brunswick, NJ, USA DA - 27.08.2018 KW - Damage processes KW - LIBS KW - Concrete KW - Chloride PY - 2018 AN - OPUS4-46782 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Tobias A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Wilsch, Gerd T1 - Quantitative on-site analysis of harmful elements in building structures with a mobile LIBS-System N2 - Environmental influences and damage processes drastically reduce the durability of concrete and reinforced concrete structures. Much of this damage can be traced back to the penetration of harmful elements into the concrete. These elements cause damage processes such as the chlorine-induced corrosion, the alkali-silica reaction or the carbonization. For the maintenance the knowledge of the element concentration and the penetration depth of these harmful elements is essential. Based on this data, a maintenance concept can be developed and an estimation of the remaining service life-time can be carried out. Typically, chemical analyzes are used to determine harmful elements in concrete, which are costly and time consuming. As an alternative method LIBS is used. On-site measurements were carried out with a mobile LIBS-System to determine harmful elements in a parking garage. A scanner is used to obtain a two-dimensional element mapping. For the quantitative analysis, a calibration of the system is carried out with 15 reference samples based on cement with NaCl with a concentration range of chlorine of 0.05 to 2.5 wt.%. To determine the penetration profile of the harmful element chlorine, concrete cores were drilled, split and analyzed directly on-site. T2 - Xth international conference on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy CY - Atlanta, GA, USA DA - 21.10.2018 KW - LIBS KW - Mobile-LIBS KW - On-site analysis KW - Concrete PY - 2018 AN - OPUS4-46790 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Günther, Tobias A1 - Völker, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Wilsch, Gerd T1 - Spatially resolved determination of chloride content on rough surfaces using LIBS N2 - The durability and the lifetime of reinforced concrete structures can be drastically reduced by the influence of damage processes. One of the most common causes is chloride-induced corrosion, which is triggered by increased chloride content near the reinforcement. In a study, the chloride content should be determined directly at corrosion areas. The LIBS system used consists of a micro-chip laser (3 mJ, 100 Hz, 1.5ins) and two compact spectrometers covering the wavelength range of 177-355 nm (UV) and 750-940 nm (NIR). The analysis of the chloride content was carried out via the atomic chlorine spectral line 837.59 nm, using helium for signal amplification. Calibrations were carried out for quantitative chlorine measurements with 15 reference samples in the working range of 0.05 to 6.00 wt% chlorine. The calibration of the LIBS system was done according to DIN 32 645 and was tested for linearity. The determination of the quantitative chlorine contents was carried out on samples which were broken and thus have a high surface roughness. This requires real time correction of the focus point to compensate for the roughness of the samples. The poster shows spatially resolved element distributions and determined quantitative chloride concentrations near the corrosion Areas. T2 - Xth international conference on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy CY - Atlanta, GA, USA DA - 21.10.2018 KW - LIBS KW - Rough surface KW - Chloride PY - 2018 AN - OPUS4-46791 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maack, Stefan A1 - Villalobos, S. A1 - Scott, D. T1 - Validation of artificial defects for non-destructive testing measurements on a reference structure N2 - Non-destructive testing was established over the last decades as an important tool for assessing damages, material characterization and quality assurance in civil engineering. For example, Ground Penetrating Radar (GPR) can be used to scan large areas of concrete structures to determine the spatial position of the reinforcement. With the ultrasonic echo method, the thickness of concrete structures can be easily determined even if a high density of reinforcement is given. Various methods and processes have been developed for the validation of NDT procedures aiming at ensuring the quality of measurements in practical use. The Probability of Detection (POD) for example, is an available method to compare different technical devices with each other quantitatively regarding their performance. With this method, the best suited testing device for a specific inspection task under defined boundary conditions can be selected. By using the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM), it is possible to quantify the measurement uncertainty of an inspection procedure for a specific task. Another important aspect to improve the acceptance of Non-destructive testing methods is the development of reference specimens. Reference specimens serve for the calibration and further development of NDT methods under realistic conditions in different laboratories under the same conditions. A particular challenge here is the most realistic representation of a damage that can occur at building sites. Possible damages include for example horizontal and vertical cracks or honeycombs in concrete. Such a reference structure was built for the development of a new design of power plant constructions. Comparative studies on the manufacturing of realistic honeycombs and delaminations were carried out in advance on a test specimen. The results of this study are presented here. T2 - ICCRRR 2018 - Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting CY - Cape Town, South Africa DA - 19.11.2018 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Nondestructive testing KW - Istzustandserfassung KW - Ultrasonic PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-464497 SN - 2261-236X VL - 199 SP - 1 EP - 9 PB - EDP Sciences CY - Les Ulis AN - OPUS4-46449 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wang, Xin A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Advanced ultrasonic instrumentation for interferometric monitoring N2 - Main aim is to improve ultrasonic sensor networks to monitor concrete structures under dynamic loads. Novel algorithms have to be developed and tested to separate the influence of various effects for field data. Ways to quantify the interpretation of ultrasonic data e.g. in terms of degree of damage or capacity, have to be found. Improve and simplify imaging techniques, extend them to arbitrary structures, to foster field applications. T2 - Implementation day of INFRASTAR CY - BASt, Bergisch Gladbach, Germany DA - 20.03.2018 KW - CODA wave interferometry KW - NDT KW - Sensor KW - Cracks KW - Embedded ultrasonic sensor PY - 2018 AN - OPUS4-44585 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maack, Stefan A1 - Villalobos, S. A1 - Scott, D. T1 - Validation of artificial defects for Non-destructive testing measurements on a reference structure N2 - Non-destructive testing was established over the last decades as an important tool for assessing damages, material characterization and quality assurance in civil engineering. For example, Ground Penetrating Radar (GPR) can be used to scan large areas of concrete structures to determine the spatial position of the reinforcement. With the ultrasonic echo method, the thickness of concrete structures can be easily determined even if a high density of reinforcement is given. Various methods and processes have been developed for the validation of NDT procedures aiming at ensuring the quality of measurements in practical use. The Probability of Detection (POD) for example, is an available method to compare different technical devices with each other quantitatively regarding their performance. With this method, the best suited testing device for a specific inspection task under defined boundary conditions can be selected. By using the Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement (GUM), it is possible to quantify the measurement uncertainty of an inspection procedure for a specific task. Another important aspect to improve the acceptance of non-destructive testing methods is the development of reference specimens. Reference specimens serve for the calibration and further development of NDT methods under realistic conditions in different laboratories under the same conditions. This is an essential prerequisite for round robin tests. A particular challenge here is the most realistic representation of a damage that can occur at building sites. Possible damages include for example horizontal and vertical cracks or honeycombs in concrete. Such a reference structure was built for the development of a new design of power plant constructions. Comparative studies on the manufacturing of realistic honeycombs and delaminations were carried out in advance on a test specimen. The results of this study are presented here. T2 - ICCRRR 2018 - Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting CY - Cape Town, South Africa DA - 19.11.2018 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Nondestructive testing KW - Ultraschall KW - Kiesnest KW - Honeycomb KW - Ultrasonic Echo PY - 2018 AN - OPUS4-46974 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wiggenhauser, Herbert A1 - Milmann, Boris T1 - LAUS - Erste praktische Erfahrungen mit einem neuartigen Ultraschallsystem großer Eindringtiefe N2 - Konventionelle Systeme zur Ultraschall-Echo-Prüfung von Betonbauteilen sind in ihrer Eindringtiefe auf etwa einem Meter begrenzt. Zur Prüfung stärkerer Objekte war die Entwicklung eines neuartigen Prüfsystems notwendig. Das LAUS-System (Large Aperture UltraSound) besteht aus 12 einzelnen Arrays, die mit jeweils 32 Einzelprüfköpfen (Scherwellen, 25 – 50 kHz) als Sender oder Empfänger betrieben werden können. Sie werden unabhängig auf Betonoberflächen mit Unterdruck befestigt und kommunizieren drahtlos untereinander und mit der Zentraleinheit. Alle möglichen Kombinationen ergeben 132 Einzelmessungen, die zur Rekonstruktion des durchschallten Volumens genutzt werden. Mehrere dieser Datensätze lassen sich zu einer 3D-Auswertung kombinieren. Das System wurde an mehreren Testobjekten und Bauwerken erfolgreich erprobt. So konnte die fünf Meter dicke, sehr stark bewehrte Fundamentplatte des Fallturms auf dem BAM-Testgelände bei Horstwalde durchschallt werden. Ein zweites Beispiel ist die erfolgreiche Detektion von Spannkanälen in 1,8 m Tiefe in einem massiven Brückenbauwerk. T2 - Bauwerksdiagnose 2018 CY - Berlin, Germany DA - 15.2.2018 KW - Ultraschall KW - Beton KW - LAUS KW - Brücke KW - Fundament PY - 2018 AN - OPUS4-44577 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wang, Xin A1 - Mierschke, Vivien A1 - Bertschat, Anja Sophie T1 - Concepts from seismic interferometry transferred to sonic and ultrasonic concrete inspection and monitoring N2 - Seismic interferometry (SI) deals either with the sensible detection of changes in the subsurface or with the reconstruction of virtual signals between two receivers by crosscorrelation of signals from diffuse sources. These concepts can be applied in NDT in civil engineering for various purposes, e. g. to detect changes in bridges. Here it is demonstrated using data from a reference structure on our test site. Practical applications can be expected in the very near future. T2 - 12th European Conference on Non-Destructive Testing (ECNDT 2018) CY - Gothenburg, Sweden DA - 11.6.2018 KW - Ultrasound KW - Concrete KW - Monitoring KW - Coda KW - Interferometry PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-468465 UR - http://www.ndt.net/?id=22760 SN - 1435-4934 VL - 23 IS - 8 SP - 1 EP - 2 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-46846 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Algernon, A. A1 - Walther, A. A1 - Denzel, W. A1 - Ebsen, B. A1 - Feistkorn, S. A1 - Friese, M. A1 - Grosse, C. A1 - Kathage, S. A1 - Kessler, S. A1 - Köpp, Christian A1 - Krause, M. A1 - Maack, Stefan A1 - Schickert, M. A1 - Taffe, A. A1 - Timofeev, Juri A1 - Wilcke, M. A1 - Wolf, J. T1 - Qualitätssicherung und Validierung der Anwendung zerstörungsfreier Prüfungen von Stahlbetonbauteilen im Bauwesen N2 - Stahlbetontragwerke sind eine wichtige Konstruktionsweise im Bauwesen und ein wachsendes Anwendungsfeld für die Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP). Zur Sicherung der Tragsicherheit, strukturellen Integrität, Bestimmung von Geometrien und zur Detektion konstruktiver Elemente wie z.B. Bewehrung, Verankerungen und Spannkanälen besitzen zerstörungsfreie Prüfverfahren in diesem Bereich inzwischen große Relevanz. Durch den bislang erreichten Fortschritt in der Forschung und Entwicklung haben moderne akustische und elektromagnetische Verfahren eine beachtliche Leistungsfähigkeit erreicht. Von Geräteherstellern sind diese in kommerziellen Produktserien umgesetzt worden und finden eine zunehmend breite Anwendung in der Praxis. In einigen anderen Anwendungsgebieten, in denen die ZfP bereits fester Bestandteil von Überwachungen ist, wie z.B. im Maschinenbau und insbesondere in der Kerntechnik und der Luftfahrt, existieren umfangreiche Qualitätssicherungssysteme für die konforme Anwendung und zuverlässige Einbeziehung der ZfP. Dem relativ jungen Entwicklungsstadium moderner ZfP für Stahlbetonbauteile entsprechend müssen solche Konzepte im Bauwesen erst noch entwickelt bzw. implementiert werden. Dementsprechend hat sich der Unterausschuss Qualitätssicherung (UA- S) des Fachausschusses ZfP im Bauwesen (ZfPBau) die Definition und Verbesserung der Qualität von ZfP-Anwendungen sowie insbesondere die verfahrensunabhängige Standardisierung von Prüfprozeduren und statistische Absicherung der Prüfergebnisse zum Ziel gemacht. Die aktuellen Arbeitsfelder beinhalten die Entwicklung praxisgerechter Konzepte für Prüfprozeduren und deren Erprobung in einem Ringversuch sowie die Konzeption von Testkörpern hinsichtlich unterschiedlicher Aspekte wie Parameterstudien, Validierung, Kalibrierung und Simulation. Dabei werden Ansätze anderer Branchen durchaus einbezogen, die Anpassung an die spezifischen Bedürfnisse und Gegebenheiten des Bauwesens wird jedoch als wesentlich angesehen und stellt somit eine wichtige Vorgabe dar. Da die Tätigkeiten nicht auf einzelne Verfahren begrenzt sind, müssen generelle Vorgehensweisen entwickelt werden, die sich auf die jeweiligen Verfahren konkretisieren lassen. Der Vortrag gibt hierzu erste Einblicke in die Arbeit des Ausschusses. T2 - DGZfP-Jahrestagung 2018 CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Beton KW - Qualitätssicherung KW - Validierung PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-472417 SP - 1 EP - 9 AN - OPUS4-47241 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Ultrasonic monitoring of full-scale load experiments N2 - Previous work has shown that ultrasonic monitoring using externally applied or embedded transducers and imaging methods based on coda wave interferometry are able to detect subtle changes in concrete elements. In this study, a limited number of embedded transducers has been used to monitor changes in several 12 m long two-span concrete beams subjected to point or linear loads until failure. The ultrasonic results showed the high sensitivity to stress changes and the nonlinear character of the associated effects. However, the ultrasonic features showed a very good correlation to several conventional monitoring parameters. For higher loads (significant amount of cracking), the technique had to be modified to cope with large wave velocity variations and high decorrelation compared to the reference signal. Using a very simple imaging procedure, the 2D stress field inside the beam has been visualized including inhomogeneities and artifact at places where cracking occurred at higher loads. The technique has the potential to be included in real time monitoring systems. T2 - ASNT SMT/NDT-CE 2018 CY - New Brunswick, NJ, USA DA - 27.8.2018 KW - Concrete KW - Monitoring KW - Ultrasound KW - Coda wave interferometry PY - 2018 AN - OPUS4-45827 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Progress in non-destructive testing and monitoring of concrete N2 - Überblicksvortrag zu Aktivitäten von BAM-8.2 T2 - Seminar der Universität Lund, Fakultät, Technische Geologie und NDT CY - Lund, Sweden DA - 8.3.2018 KW - Concrete KW - Non-Destructive Testing PY - 2018 AN - OPUS4-44575 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wiggenhauser, Herbert A1 - Milmann, Boris T1 - LAUS - Erste praktische Erfahrungen mit einem neuartigen Ultraschallsystem großer Eindringtiefe N2 - Konventionelle Systeme zur Ultraschall-Echo-Prüfung von Betonbauteilen sind in ihrer Eindringtiefe auf etwa einem Meter begrenzt. Zur Prüfung stärkerer Objekte war die Entwicklung eines neuartigen Prüfsystems notwendig. Das LAUS-System (Large Aperture UltraSound) besteht aus 12 einzelnen Arrays, die mit jeweils 32 Einzelprüfköpfen (Scherwellen, 25 – 50 kHz) als Sender oder Empfänger betrieben werden können. Sie werden unabhängig auf Betonoberflächen mit Unterdruck befestigt und kommunizieren drahtlos untereinander und mit der Zentraleinheit. Alle möglichen Kombinationen ergeben 132 Einzelmessungen, die zur Rekonstruktion des durchschallten Volumens genutzt werden. Mehrere dieser Datensätze lassen sich zu einer 3D-Auswertung kombinieren. Das System wurde an mehreren Testobjekten und Bauwerken erfolgreich erprobt. So konnte die fünf Meter dicke, sehr stark bewehrte Fundamentplatte des Fallturms auf dem BAM-Testgelände bei Horstwalde durchschallt werden. Ein zweites Beispiel ist die erfolgreiche Detektion von Spannkanälen in 1,8 m Tiefe in einem massiven Brückenbauwerk. T2 - Fachtagung Bauwerksdiagnose 2018 CY - Berlin DA - 15.2.2018 KW - Beton KW - Ultraschall KW - LAUS KW - Brücke KW - Fundament PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-445786 UR - https://www.bauwerksdiagnose2018.de/Portals/bauwerksdiagnose2018/BB/16.pdf SP - Paper 16, 1 EP - 8 CY - Berlin AN - OPUS4-44578 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Herbrand, Martin A1 - Müller, Matthias T1 - Codawelleninterferometrie zur Detektion von Spannungszuständen in Betonbauteilen N2 - Informationen zu in Betonbauteilen stattfindenden Umlagerungsprozessen sowie Druckspannungsverteilungen können mit konventioneller Messtechnik bislang nicht zweifelsfrei beantwortet werden. Ultraschallmessungen mit eingebetteten Sensoren könnten hier eine sinnvolle Ergänzung zur konventionellen Messtechnik sein. Durch Einsatz der Codawelleninterferometrie (CWI) sind hiermit schon sehr kleine Änderungen im Material detektierbar. Um diese neue Methodik zu evaluieren, wurde das Forschungsprojekt „Querkrafttragfähigkeit von Spannbetonbrücken – Erfassung von Spannungszuständen in den Spannbetonversuchsträgern mit Ultraschallsensoren“ durch die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) initiiert. In diesem Projekt wurden durch die Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) Ultraschall-Transducer in mehrere Spannbetonträger des Instituts für Massivbau der RWTH Aachen eingebettet, die anschließend bis zum Bruch belastet wurden. Der Belastungsversuch an einem der Spannbetondurchlaufträger zeigte das große Potential dieser Methodik. Die im Netzwerk erfassten Änderungen der Ultraschallwellengeschwindigkeit geben die Spannungsverhältnisse im Längsschnitt des Trägers schon bei sehr niedrigen Belastungen qualitativ richtig wieder und zeigen bei hohen Belastungen eine gute Korrelation zum Rissbild. Dabei weisen räumliche Anomalien und Änderungen in der Charakteristik der Geschwindigkeitsänderungen oft schon auf Rissbildung hin, wenn diese noch nicht an der Oberfläche sichtbar ist. Dies zeigt das Potential im Hinblick auf eine Frühwarnung. Hierfür und ebenso in Bezug auf eine Quantifizierung der Effekte ist aber noch Entwicklungsarbeit notwendig. Ein Vorteil der Methodik ist, dass die Transducer nicht direkt am Ort der Änderung platziert werden müssen und einen relativ großen Bereich um die Transducer herum erfassen. T2 - DGZfP Jahrestagung 2018 CY - Leipzig, Germany DA - 07.05.2018 KW - Ultraschall KW - Monitoring KW - Codawelleninterferometrie KW - Brückenträger PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-448642 SP - Mo.3.A.4, 1 EP - 8 PB - DGZfP AN - OPUS4-44864 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Ertel, J.-P. T1 - Foundations N2 - Overview on NDT methods for foundations as a preparation for the practical training T2 - NDT&E Advanced Training Workshop CY - Berlin, Germany DA - 27.06.2018 KW - Nondestructive testing KW - Foundations KW - Pile KW - Integrity PY - 2018 AN - OPUS4-45362 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Taffe, A. A1 - Braml, T. A1 - Maack, Stefan T1 - Reliability assessment of existing bridges based on NDT-results N2 - The non-destructive testing methods available for civil engineering (NDT-CE) enable the measurements of quantitative parameters, which realistically describe the characteristics of existing buildings. In the past, methods for quality evaluation and concepts for validation expanded into NDT-CE to improve the objectivity of measured data. Thereby, a metrological foundation was developed to collect statistically sound and structurally relevant information about the inner construction of structures without destructive interventions. More recently, the demand for recalculations of structural safety was identified. This paper summarizes a basic research study on structural analyses of bridges in combination with NDT. The aim is to use measurement data of nondestructive testing methods as stochastic quantities in static calculations. Therefore, a methodical interface between the guide to the expression of uncertainty in measurement and probabilistic approximation procedures (e.g. FORM) has been proven to be suitable. The motivation is to relate the scientific approach of the structural analysis with real information coming from existing structures and not with those found in the literature. A case study about the probabilistic bending proof of a reinforced concrete bridge with statistically verified data from ultrasonic measurements shows that the measuring results fulfil the requirements concerning precision, trueness, objectivity and reliability. T2 - 5th ICCRRR 2018 - International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting CY - Cape Town, South Africa DA - 19.11.2018 KW - NDT KW - Concrete KW - Stochastic model KW - Reassessment KW - Reliability PY - 2018 AN - OPUS4-46768 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Taffe, A. A1 - Braml, T. A1 - Maack, Stefan ED - Alexander, M. G. ED - Beushausen, H. ED - Dehn, F. ED - Moyo, P. T1 - Reliability assessment of existing bridge constructions based on results of non-destructive testing N2 - The non-destructive testing methods available for civil engineering (NDT-CE) enable the measurements of quantitative parameters, which realistically describe the characteristics of existing buildings. In the past, methods for quality evaluation and concepts for validation expanded into NDT-CE to improve the objectivity of measured data. Thereby, a metrological foundation was developed to collect statistically sound and structurally relevant information about the inner construction of structures without destructive interventions. More recently, the demand for recalculations of structural safety was identified. This paper summarizes a basic research study on structural analyses of bridges in combination with NDT. The aim is to use measurement data of nondestructive testing methods as stochastic quantities in static calculations. Therefore, a methodical interface between the guide to the expression of uncertainty in measurement and probabilistic approximation procedures (e.g. FORM) has been proven to be suitable. The motivation is to relate the scientific approach of the structural analysis with real information coming from existing structures and not with those found in the literature. A case study about the probabilistic bending proof of a reinforced concrete bridge with statistically verified data from ultrasonic measurements shows that the measuring results fulfil the requirements concerning precision, trueness, objectivity and reliability. T2 - International Conference on Concrete Repair, Rehabilitation and Retrofitting (ICCRRR 2018) CY - Cape Town, South Africa DA - 19.11.2018 KW - NDT KW - Concrete KW - Probabilistic reassessment KW - Bridge PY - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-467898 SN - 2261-236X VL - 199 SP - 06001, 1 EP - 9 PB - MATEC Web of Conferences AN - OPUS4-46789 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Ultrasonic monitoring of concrete constructions using embedded transducers N2 - Ultrasonic transmission measurements are used to monitor concrete elements mostly on a laboratory scale since decades. Recently, coda wave interferometry, a technique adapted from seismology, has been introduced to civil Engineering experiments. It can be used to reveal subtle changes in concrete samples and even large construction elements without having a transducer directly at the location where the change is taking place. The methodology works best with embedded transducers to avoid coupling issues or excessive environmental influence. These transducers can be used for newly built and existing structures. Recently, large concrete beams have been equipped with a network of transducers and loaded until failure. Using code wave interferometry, it was possible to visualize stress fields and damaged areas. T2 - International Symposium on Structural Health Monitoring and Nondestructive Testing CY - Saarbrücken, Germany DA - 4.10.2018 KW - Ultrasound KW - Monitoring KW - Concrete PY - 2018 UR - http://www.ndt.net/?id=23542 SN - 1435-4934 VL - 23 IS - 12 SP - 1 EP - 6 PB - NDT.net CY - Kirchwald AN - OPUS4-46842 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Wiggenhauser, Herbert T1 - The LAUS: First applications of a new system for ultrasonic imaging of very concrete structures N2 - The LAUS (Large Aperture Ultrasonic System) has been developed to image very thick concrete structures, which are not accessible for commercial systems. The device and the corresponding software is the result of joint research of BAM, an ultrasonic instrument manufacturer and University of Kassel, Germany. It consists of 12 separate arrays of 32 point-contact shear wave transducers each, which can be deployed in flexible configurations. Each array is combined with battery and transmitter, receiver and wireless communication electronics. Three case histories are presented. First the system was deployed on a 5-m thick heavily reinforced foundation slab. The reflection of the slab’s bottom was imaged clearly. In addition, a multiple reflection was registered, thus giving hope that even thicker elements might be imaged by the instrument. Second, the LAUS was used to investigate a massive bridge girder where a heavy rainstorm during concreting had led to imperfections that were visible after removing the formwork was removed. The LAUS could image tendon ducts in 1.8m depth and the backwall closely behind them. Some limited areas showed blurred reflections and were checked by drill holes; these areas were affected by diffuse damage which could be repaired by injections. Third, a large retaining wall was checked for thickness. Meanwhile, the LAUS has been used in underground waste deposits (nuclear and other) for quality assurance of sealing plugs. A confirmed penetration depth of about 7 m has been reached. T2 - ASNT SMT/NDT-CE 2018 CY - New Brunswick, NJ, USA DA - 27.8.2018 KW - LAUS KW - Ultrasound KW - Imaging KW - Concrete PY - 2018 AN - OPUS4-45828 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan T1 - Luftgekoppelter Ultraschall mittels fluidischer Oszillatoren N2 - Das Ultraschallprüfverfahren wird im Bauwesen für die zerstörungsfreie Prüfung von Bauwerken eingesetzt, insbesondere für Strukturuntersuchungen. Dadurch sollen Lage und Größe von Bauschäden detektiert werden, um geeignete und kostengünstige Sanierungsmaßnahmen ergreifen zu können. Da in der Praxis meist nur eine einseitige Zugänglichkeit gegeben ist (z. B. Betonverschalung eines Tunnels), wird im Impuls-Echoverfahren gemessen. Dies bedeutet, dass ein Ultraschallsignal erzeugt und dessen Echo aufgenommen wird. Prüfköpfe, welche einen Oberflächenkontakt benötigen, erhöhen die benötigte Messzeit dramatisch. Mittels luftgekoppeltem Ultraschall können viele naupraktische Problem umgangen werden und die Messzeit kann deutlich reduziert werden. Als Möglichkeit zur Anregung eines luftgekoppeltem Ultraschallsignals werden fluidische Bauteile diskutiert T2 - Abteilungsseminar 8. CY - BAM, Berlin, Germany DA - 05.03.2018 KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen KW - Betonprüfung KW - Fluidische Oszillatoren PY - 2018 AN - OPUS4-44413 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Maack, Stefan T1 - Verfahren und Vorrichtung zur Untersuchung einer Probe N2 - Ein Verfahren zur Untersuchung einer Probe (50) weist die Schritte des Anregens einer sich ausbreitenden mechanische Deformation (2) in der Probe (50) mittels eines fluidischen Oszillators (10), und des Bestimmens einer Charakteristik der mechanischen Deformation (2) auf. KW - Luftgekoppelter Ultraschall KW - Fluidischer Oszillator KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Beton PY - 2018 SP - 1 EP - 23 CY - Berlin AN - OPUS4-44945 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Non-destructive Evaluation for Nuclear Power Plant concrete infrastructure N2 - The ageing and decommissioning of nuclear concrete infrastructure (e. g. safety containments) as well as the building and closure of waste repositories gives new challenges to non-destructive testing. For example, the quality assurance of very thick concrete structures is beyond the limitations of commercial ultrasonic instrumentation. The presentation introduces typical testing tasks and the application of state of the art NDT techniques. In addition, it describes some new developments in ultrasonic testing and monitoring. Specifically, the application of the unique deep penetration system LAUS is shown. Ultrasonic monitoring using embedded transducers to check for subtle and sudden changes in the material is introduced as well. T2 - Aalto University Special Guest Seminar CY - Espoo, Finland DA - 25.10.2018 KW - Ultrasound KW - Concrete KW - Nuclear PY - 2018 AN - OPUS4-46425 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Vössing, Konrad A1 - Gaal, Mate A1 - Niederleithinger, Ernst T1 - Air‑coupled ferroelectret ultrasonic transducers for nondestructive testing of wood‑based materials N2 - Air-coupled ultrasound (ACU) is used in through transmission to detect delamination, rot, and cracks in wood without altering the structure permanently. Novel ferroelectret transducers with a high signal-to-noise ratio enable high-precision structure recognition. Transducers made of cellular polypropylene are quite suitable for ACU testing due to their extremely low Young’s modulus and low density resulting in a favorable acoustic impedance for the transmission of ultrasonic waves between the transducer and air. Thus, structures with great dimensions, with a thickness of up to 300 mm and material densities below 500 kg/m3, can be inspected. Promising results were obtained under laboratory conditions with frequencies ranging from 90 to 200 kHz. The advantage of ACU transducers is that they do not equire contact to the sample; they are accurate and cost-effective. Ultrasonic quality assurance for wood is an important avenue to increase the acceptance of wooden structures and toward sustainability in civil engineering in general. KW - Ultrasound KW - Wood KW - Defect KW - Air-coupled PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1007/s00226-018-1052-8 VL - 52 IS - 6 SP - 1527 EP - 1538 PB - Springer AN - OPUS4-46653 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Maack, Stefan A1 - Taffe, A. T1 - Structural safety referring to ultrasound on concrete bridges N2 - Measuring means knowing. The structural engineer’s Knowledge about structures is vitally important for the assessment of their structural safety. This contribution shows, how non-destructive testing methods can be used to collect valuable Information about existing structures. This value is expressed in this paper by the usability in probabilistic assessments and thus by the reliability of the information. The development of non-destructive testing methods in civil-engineering allows the realistic measurement and visualization of inner constructions of concrete components with a minimum of destructive interventions. The evaluation of the quality of measurement data is of fundamental importance for quantitative measurements in order to ensure the objectivity of testing and evaluation and to assess the reliability of the knowledge acquired. Both systematic and random deviations must be identified, quantified and taken into account to obtain statistically sound data. The Focus of this contribution is on the methodical path, how displayed measurement data can be processed into reliable knowledge. It is not about developing assessment methods but about providing necessary knowledge to increase their operational usability. T2 - 16th International Probabilistic Workshop CY - Vienna, Austria DA - 12.09.2018 KW - NDT KW - Reassessment KW - Probabilistic KW - Non-destructive testing in civil engineering PY - 2018 U6 - https://doi.org/10.1002/best.201800034 SN - 1437-1006 VL - 113 IS - S2 SP - 7 EP - 13 PB - Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG CY - Berlin AN - OPUS4-46143 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Maack, Stefan A1 - Taffe, A. T1 - Structural safety referring to ultrasound on concrete bridges N2 - Measuring means knowing. The structural engineer’s Knowledge about structures is vitally important for the assessment of their structural safety. This contribution shows, how non-destructive testing methods can be used to collect valuable Information about existing structures. This value is expressed in this paper by the usability in probabilistic assessments and thus by the reliability of the information. The development of non-destructive testing methods in civil-engineering allows the realistic measurement and visualization of inner constructions of concrete components with a minimum of destructive interventions. The evaluation of the quality of measurement data is of fundamental importance for quantitative measurements in order to ensure the objectivity of testing and evaluation and to assess the reliability of the knowledge acquired. Both systematic and random deviations must be identified, quantified and taken into account to obtain statistically sound data. The Focus of this contribution is on the methodical path, how displayed measurement data can be processed into reliable knowledge. It is not about developing assessment methods but about providing necessary knowledge to increase their operational usability. T2 - 16th International Probabilistic Workshop CY - Vienna, Austria DA - 12.09.2018 KW - NDT KW - Reassessment KW - Probabilistic KW - Non-destructive testing in civil engineering KW - Existing bridges PY - 2018 AN - OPUS4-46144 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Oesch, Tyler A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Kühne, Hans-Carsten A1 - Effner, Ute T1 - Quality assurance of engineered barriers in underground waste disposals N2 - This poster provides an overview of ultrasonic investigations of an engineered test barrier at ERAM Morsleben, which were completed as part of contractual work with the Bundesgesellschaft für Endlagerung mbH (BGE). This includes both experiments with the Large Aperture Ultrasound System (LAUS) and the ultrasonic borehole array. Also included in the poster is a description of the planned BAM thematic project “SealWasteSafe”. In particular, the proposed geopolymer materials are described and future research requirements are detailed. T2 - 1. Statuskonferenz Endlagerung von hochradioaktiven Abfällen CY - Berlin, Germany DA - 08.11.2018 KW - Large Aperture Ultrasound System (LAUS) KW - Ultrasonic Borehole Array KW - SealWasteSafe KW - Geopolymer KW - Crack Detection PY - 2018 AN - OPUS4-47021 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 - Haslbeck, M. T1 - Bewertung von Bestandsbauwerken mit gemessenen Daten. Teil 1: Konzept, Messungen und Leistungsfähigkeit der ZfP‐Verfahren N2 - Gegenüber dem Neubauentwurf können bei der Bewertung von bestehender Bausubstanz Sicherheitsreserven genutzt werden, da Unsicherheiten, die beim Bau auftreten können, besser bekannt oder nicht mehr vorhanden sind. Können solche Unsicherheiten genauer bewertet werden, z. B. durch die Feststellung der genauen Lage der Spannglieder bei einer Spannbetonbrücke, so können Sicherheitsbeiwerte reduziert werden, ohne dass es dabei zu Auswirkungen auf das normativ festgelegte Zuverlässigkeitsniveau kommt. Mittlerweile sind Prüfmethoden an Bauwerken wirtschaftlich einsetzbar und auch so leistungsfähig, dass die für die Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit wesentlichen Parameter identifiziert werden können. Ein wesentlicher Punkt ist hierbei die Integration derartiger Messergebnisse in Rechenmodelle, die für die Nachrechnung des Bauwerks verwendet werden. Dies können sowohl semiprobabilistische Rechenmodelle als auch vollprobabilistische Modelle sein. Bei semiprobabilistischen Methoden können aus den Messergebnissen Teilsicherheitsbeiwerte berechnet und abgeleitet werden, die dann in den bekannten Nachweisformaten gemäß den Eurocodes und der Nachrechnungsrichtlinie berücksichtigt werden. Bei vollprobabilistischen Nachweisen können die Messdaten in Form von Verteilungsdichtefunktionen mit gemessenen Variationskoeffizienten direkt in das Rechenmodell eingehen. In einer dreiteiligen Aufsatzreihe werden die Messverfahren und die Nutzung der Ergebnisse bei der Nachrechnung vorgestellt. Der vorliegende Teil 1 zeigt die Möglichkeiten des Einsatzes von zerstörungsfreien Prüfverfahren und bewertet deren Leistungsfähigkeit. Messen heißt wissen. Dieses Wissen spiegelt die Realität wider und soll den Tragwerksplaner bei der Entscheidungsfindung über die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Bestandsbauwerken unterstützen. KW - Nachrechnung KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Messunsicherheit KW - Brücken KW - Beton PY - 2019 U6 - https://doi.org/10.1002/best.201900002 SN - 1437-1006 VL - 114 IS - 6 SP - 370 EP - 382 PB - Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG CY - Berlin AN - OPUS4-48156 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Knopp, Florian A1 - Mielentz, Frank A1 - Bernstein, Thomas T1 - Ultraschall-Messsystem für die Langzeitüberwachung von Betonkonstruktionen N2 - Ultraschallmessverfahren werden seit Langem erfolgreich für Prüfaufgaben im Bauwesen eingesetzt. Die dauerhafte Überwachung und frühzeitige Erkennung von Schäden an komplexen Neubauten und alternder Infrastruktur kann mittels Ultraschall-Transmissionsmessungen und speziellen Auswertemethoden, wie z. B. Korrelationverfahren und Codawelleninterferometrie, realisiert werden. Für die Dauerüberwachung wurde ein kompaktes System entwickelt, das Ultraschall-Messdaten erfassen und ins Internet auf einen FTP-Server übertragen kann. Es können hierbei alle angeschlossenen Prüfköpfe für jede Messung wahlweise als Sender oder Empfänger geschaltet werden. Es wurden Vorverstärker entwickelt, bei denen die Versorgung mit Strom über die Messleitung erfolgt. Dadurch können die Verstärker nahe am Prüfkopf positioniert werden. Durch Änderungen in den Ultraschall-Signalen können Schädigungen des Bauteils, wie z.B. Risse, in Echtzeit erkannt werden. T2 - DGZfP DACH-Jahrestagung CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Ultraschall KW - Monitoring KW - Codawelleninterferometrie KW - Eingebettete Sensorik PY - 2019 AN - OPUS4-48144 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Ritzer, T. T1 - Kombination von Radar und Neutronensonde zur Bestimmung der Massenfeuchte von Estrichen N2 - Leitungswasserschäden nahmen im Jahr 2016 mit rund 2,6 Milliarden Euro den größten Posten bei Gebäudeversicherungen ein. Die Bestimmung und Lokalisierung des Schadensausmaßes ist dabei ein erster wichtiger Schritt, um die erforderlichen Sanierungsarbeiten abschätzen und effizient vornehmen zu können. Hierfür sind Radar und Neutronensonden bereits etablierte Verfahren. Für verlässliche Aussagen zum quantitativen Feuchtegehalt eines Baustoffes werden jedoch zerstörende Sondierungsbohrungen zur Kalibrierung der aufgenommenen Daten benötigt. Dieser hohe zeitliche und finanzielle Aufwand soll zukünftig durch den parallelen Einsatz der genannten Messverfahren verhindert werden. In der durchgeführten Studie wurden Estrichprobekörper auf Zement- und Anhydritbasis mit variablen Dicken und Festigkeiten hergestellt und deren Austrocknung mit Radar und Neutronensonde über einen Zeitraum von 90 Tagen beobachtet. Als Referenzverfahren zur Ermittlung des Feuchteverlaufs dienten die gravimetrische Darr- und chemische Calcium-Carbid-Methode, welche an kleineren Schwesterproben der gleichen Charge angewendet wurden. Kontinuierliche Wägungen der größeren Probekörper gaben hierbei Aufschluss über den durch Austrocknung schwindende Wasseranteil. Aus dem aufgenommen Radardatensatz konnten anschließend markante Signalmerkmale im Zeit- und Frequenzbereich extrahiert und deren Zusammenhang zum Feuchtegehalt der Estrichtypen untersucht werden. Hierbei wurden gängige Methoden aus der Literatur zur Feuchtemessung mit Radar angewandt, wobei die Kombination dieser und das Hinzuziehen der Neutronensonde mittels Datenfusion zu einem höheren Informationsgehalt beiträgt. Somit kann eine zerstörungsfreie Quantifizierung des Feuchteschadens an schwimmenden Fußbodenaufbauten vorgenommen werden T2 - DACH-Jahrestagung DGZfP 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Radar KW - Feuchte KW - Multiple Lineare Regression KW - Neutronensonde KW - Datenfusion PY - 2019 AN - OPUS4-48152 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Klewe, Tim A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Ritzer, T. T1 - Kombination von Radar und Neutronensonde zur Bestimmung der Massenfeuchte von Estrichen N2 - Leitungswasserschäden nahmen im Jahr 2016 mit rund 2,6 Milliarden Euro den größten Posten bei Gebäudeversicherungen ein. Die Bestimmung und Lokalisierung des Schadensausmaßes ist dabei ein erster wichtiger Schritt, um die erforderlichen Sanierungsarbeiten abschätzen und effizient vornehmen zu können. Hierfür sind Radar und Neutronensonden bereits etablierte Verfahren. Für verlässliche Aussagen zum quantitativen Feuchtegehalt eines Baustoffes werden jedoch zerstörende Sondierungsbohrungen zur Kalibrierung der aufgenommenen Daten benötigt. Dieser hohe zeitliche und finanzielle Aufwand soll zukünftig durch den parallelen Einsatz der genannten Messverfahren verhindert werden. In der durchgeführten Studie wurden Estrichprobekörper auf Zement- und Anhydritbasis mit variablen Dicken und Festigkeiten hergestellt und deren Austrocknung mit Radar und Neutronensonde über einen Zeitraum von 90 Tagen beobachtet. Als Referenzverfahren zur Ermittlung des Feuchteverlaufs dienten die gravimetrische Darr- und chemische Calcium-Carbid-Methode, welche an kleineren Schwesterproben der gleichen Charge angewendet wurden. Kontinuierliche Wägungen der größeren Probekörper gaben hierbei Aufschluss über den durch Austrocknung schwindende Wasseranteil. Aus dem aufgenommen Radardatensatz konnten anschließend markante Signalmerkmale im Zeit- und Frequenzbereich extrahiert und deren Zusammenhang zum Feuchtegehalt der Estrichtypen untersucht werden. Hierbei wurden gängige Methoden aus der Literatur zur Feuchtemessung mit Radar angewandt, wobei die Kombination dieser und das Hinzuziehen der Neutronensonde mittels Datenfusion zu einem höheren Informationsgehalt beiträgt. Somit kann eine zerstörungsfreie Quantifizierung des Feuchteschadens an schwimmenden Fußbodenaufbauten vorgenommen werden T2 - DACH-Jahrestagung DGZfP 2019 CY - Friedrichshafen, Germany DA - 27.05.2019 KW - Radar KW - Feuchte KW - Neutronensonde KW - Datenfusion PY - 2019 AN - OPUS4-48153 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zimmek, David A1 - Bartelmeß, Jürgen A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Bartholmai, Matthias A1 - Schäferling, Michael T1 - Entwicklung von Fluoreszenzspektroskopischer Sensorik zur pH-Wert Bestimmung in Baustoffen N2 - Das Projekt befasst sich mit einem neuen Ansatz, den pH-Wert im Beton zu bestimmen. Der pH-Wert ist vor allem für Stahlbeton-Bauwerke von Bedeutung, da dieser maßgeblich die Korrosion des Stahls beeinflusst. Im frischen Beton liegt der pH-Wert im basischen Bereich. Der Stahl ist in diesem Bereich passiviert, also vor schädlicher Korrosion geschützt. Durch die sogenannte Karbonatisierung sinkt der pH-Wert und die Korrosionswahrscheinlichkeit steigt deutlich an. Die Stabilität von Bauwerken in denen Stahlbeton verbaut ist, wird durch diese Korrosion langfristig beeinträchtigt. Allein in deutscher Infrastruktur rechnet man mit circa 5 Milliarden Euro Schaden jährlich. Die entwickelte Methode verwendet Sonden, welche die Korrosion Monitoren sollen. Im Sondeninneren befindet sich eine Schicht pH-Indikator (Thymolblau) und eine Schicht mit Quantenpunkten. Die Quantenpunkte fluoreszieren, nach Anregung durch zum Beispiel einen Laser, bei circa 440 nm (blau) beziehungsweise 610 nm (gelb-orange). Das Thymolblau ist im basischen Milieu (pH > 9,6) blau, im neutralen Milieu (um pH 7) gelb-orange. Der Indikator wirkt wie ein Farbfilter und lässt, je nach pH-Wert, unterschiedliche Wellenlängen zur Glasfaser durch. Aus der gemessenen Intensität bei 440 nm und 610 nm kann ein Verhältnis ermittelt werden. Dieses Verhältnis lässt erkennen, welchen pH-Wert das Milieu besitzt, in dem sich die Sonde befindet. Die entwickelte Methodik ist zerstörungsfrei, das heißt kein Material muss aus den Bauwerken entnommen werden. Vielmehr sollen die Sonden beim Betonieren in das Bauwerk eingebettet werden. Über Glasfasern können die Sonden jederzeit angesprochen werden. Dies ermöglicht permanentes pH-Monitoring, was die Früherkennung von Korrosionsgefahr verbessert und die Sanierungskosten verringert. T2 - Simulation in den Umwelt- und Geowissenschaften 2019 CY - Kassel, Germany DA - 08.05.2019 KW - pH-Monitoring KW - Korrosion KW - Stahlbeton KW - Quantenpunkte KW - Thymolblau PY - 2019 AN - OPUS4-47993 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Zheng, H. A1 - Ertel, Jens-Peter A1 - Kourmpetis, M. A1 - Kanfoud, J. A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Gan, T.-H. T1 - Integrity testing of cast in situ concrete piles based on an impulse response function method using sine‑sweep excitation by a shaker N2 - In this study, an Impulse Response Function analysis of pile response to sine-sweep excitation by a low cost, portable Shaker was used to identify defects in piles. In straightforward impact-echo methods, echoes from the pile toe and defects are visible in the time domain measurements. However, these echoes are not present in the time domain records of piles subjected to sine-sweep excitations, due to interactions between the input and output signals. For this reason, the impulse response function in the time domain has been calculated and is able to identify the echoes from pile impedance changes. The proposed methodology has been evaluated both numerically and experimentally. A one-dimensional pile-soil interaction system was developed, and a finite difference method used to calculate the pile response to sine-sweep excitation. The numerical simulations indicate that impulse response measurements with a synthesized logarithmic, sine-sweep excitation could be an effective tool for detecting defects in piles. The methodology was further tested with field trials on 6 cast in situ concrete test piles including 1 intact pile and 5 defective piles subjected to sine-sweep excitations by a shaker. In 5 of the 6 cases the echoes from the pile toe could be identified in the deconvoluted waveforms—the impulse Response functions. Damage detection is more difficult and dependent on the selection of the optimal regularization parameter. Further research and optimization of the deconvolution process is needed to evaluate the effectiveness compared to standard pile integrity testing methods. KW - Pile testing KW - Shaker KW - Deconvolution PY - 2019 U6 - https://doi.org/10.1007/s10921-019-0595-4 SN - 0195-9298 SN - 1573-4862 VL - 38 IS - 2 SP - 55, 1 EP - 18 PB - Springer CY - Cham, Switzerland AN - OPUS4-48185 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gaal, Mate A1 - Caldeira, Rui A1 - Bartusch, Jürgen A1 - Schadow, Florian A1 - Vössing, Konrad A1 - Kupnik, M. T1 - Air-coupled ultrasonic ferroelectret receiver with additional bias voltage N2 - High sensitivity is an important requirement for air-coupled ultrasonic sensors applied to materials testing. With a lower acoustic impedance than any piezoelectric material, charged cellular polypropylene (PP) offers better matching to air with a similar piezoelectric coefficient. The piezoelectric properties of charged cellular PP originate from their polarization, creating permanent internal voltage. The sensitivity of the sensor can be increased by applying additional dc bias voltage, as it has been done already for transmitters. This work presents the first ultrasonic sensor based on charged cellular PP including a high-voltage module providing dc bias voltage up to 2 kV. This bias voltage led to an increase in the signal-to-noise ratio of up to 15 ± 1 dB. The measurement of the received signal depending on the applied bias voltage is proposed as a new method of determining the internal voltage of ferroelectrets. The sensor combined with a cellular PP transmitter was applied to nondestructive testing of a rotor blade segment and glued-laminated timber, enabling imaging of the internal structure of these specimens with a thickness around 4 cm. KW - Acoustic sensors KW - Ferroelectret KW - Nondestructive testing KW - Ultrasonic imaging KW - Ultrasonic transducers PY - 2019 U6 - https://doi.org/10.1109/TUFFC.2019.2925666 SN - 0885-3010 SN - 1525-8955 VL - 66 IS - 10 SP - 1600 EP - 1605 PB - IEEE AN - OPUS4-49131 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Hauke, Max T1 - Entwicklung eines Versuchsstandes zur Dickenbestimmung von Werkstoffen mithilfe von frequenzmoduliertem Ultraschall N2 - Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines Versuchsstandes zur Di-ckenbestimmung von Werkstoffen mithilfe von frequenzmoduliertem luftgekoppelten Ultra-schall. Zur Erzeugung des frequenzmoduliertem Signals wird ein fluidischer Oszillator ver-wendet. Die Schwingungsfrequenz des Oszillators ist von der Größe, der Geometrie und den Druckverhältnissen im Oszillator abhängig, welche durch ein Druckventil veränderbar sind. Zur Datenfassung dienen zwei Laservibrometer. Weiterhin soll die schlussendliche Dicken-bestimmung mithilfe eines Kreuzkorrelationsverfahrens erreicht werden. Während der Ent-wicklung wurden Messungen im Medium Luft, als auch mit Polyamid-Probekörpern durchge-führt. Für die Luftmessungen wurde das Ultraschallsignal an zwei Messpunkten erfasst und der Abstand zwischen diesen Messpunkten daraufhin versucht zu ermitteln. Diese Abstand-messungen wurden mit unterschiedlichen Abständen von 6 bis 15 Zentimeter durchgeführt, wobei der Abstand anhand der Daten mit einer Abweichung von unter einem Zentimeter er-folgreich bestimmt werden konnte. Die Messungen am Probekörper waren weniger Erfolg-reich, da keine reproduzierbare Dickenbestimmung erreicht werden konnte. Trotzdem kann die Entwicklung aufgrund der erfolgreichen Abstandmessung in der Luft sowie den neuen Erkenntnissen aus den Messungen am Probekörper als Erfolg betrachtet werden. KW - Berührungsloser Ultraschall KW - Bauwesen KW - Frequenzmodulation KW - Fluidische Anregung PY - 2019 SP - 1 EP - 74 CY - Berlin AN - OPUS4-50219 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Water content in construction materials N2 - Discussion of material moisture and moisture transport in liquid and vapour phase. Prediction of the pore saturation in partially saturated pores in building materials. T2 - 5. Herbstschule Competence Center for Material Moisture CY - Ettlingen, Germany DA - 08.10.2019 KW - Material moisture KW - Building materials KW - Embedded sensors KW - Partially saturated pores PY - 2019 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-49260 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Correlation between the electric impedance and the water layer thickness in partially saturated screed samples N2 - Discussion of material moisture in liquid and vapour phase. Prediction of the pore saturation in partially saturated pores in building materials. Correlation between the electric impedance and the water layer thickness in partially saturated screed samples. T2 - 10. CMM Tagung CY - Ettlingen, Germany DA - 10.10.2019 KW - Embedded sensors KW - Corresponding relative humidity KW - Electrical impedance KW - Material moisture KW - Building materials KW - Partiallly saturated pores PY - 2019 AN - OPUS4-49261 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völker, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Wilsch, Gerd T1 - Classification of cement pastes with laser-induced breakdown spectroscopy N2 - In civil engineering, the investigation of existing infrastructure is of major importance for maintaining and ensuring stability of the structures. To ensure durability, uniform regulations and standards apply e.g. the European standard EN 206-1. In some countries, the EN-standard is supplemented by additional standards, as in Germany with DIN 1045-2. Here, specific application rules are described, e.g. for the cement type, to ensure the resistant to different exposures. Therefore, the knowledge of the materials originally used is important in assessing the condition of existing concrete structure. Unfortunately, these are often unknown and must be determined retrospectively. Therefore, we present the application of the laser-induced breakdown spectroscopy to distinguish between different types of cement. Spectral information’s are used to build a classification model. First, the accuracy of the classification is analyzed on ten pure laboratory cement samples. To investigate possible sources of error, the model was then applied to cement samples with different moisture content. The study shows that LIBS is a promising tool for distinguishing between cement types. For further industrial application, however, factors influencing the LIBS signal must be included to ensure a robust model. T2 - 10th Euro-Mediterranean Symposium on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy CY - Brno, Czech Republic DA - 08.09.2019 KW - Spectroscopy KW - LIBS KW - Cement KW - Classification PY - 2019 AN - OPUS4-49253 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Stolpe, Heiko A1 - Kruschwitz, Sabine ED - Schumann, R. T1 - Correlation between the electric impedance and the water layer thickness in partially saturated screed samples N2 - The moisture content of screed samples is monitored by means of embedded sensors. Relative humidity sensors and multi-ring-electrodes are used to measure the spatial moisture distribution during desorption. Based on the humidity data and the pore volume distribution, the moisture and the water layer thickness within the pore space are predicted. Slit shape as well as cylindrical pores are evaluated. Finally, the measured real part of the electrical impedance and the calculated water layer thickness are correlated. Based on the available data, a significant trend change of the impedance is documented at a water layer thickness of approximately 3 nm. This water layer thickness corresponds to a relative humidity of 88.3%. T2 - 10. CMM Tagung CY - Ettlingen, Germany DA - 10.10.2019 KW - Material moisture KW - Screed KW - Embedded sensors KW - Electric impedance KW - Water layer thickness PY - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-494636 VL - 10 SP - 79 EP - 102 PB - CMM, Karlsruher Institut für Technologie CY - Karlsruhe AN - OPUS4-49463 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Johann, Sergej A1 - Bartholmai, Matthias T1 - Smart RFID Sensors Embedded in Building Structures for Early Damage Detection and Long-Term Monitoring N2 - In civil engineering, many structures are made of reinforced concrete. Most Degradation processes relevant to this material, e.g., corrosion, are related to an increased level of material moisture. Therefore, moisture monitoring in reinforced concrete is regarded as a crucial method for structural health monitoring. In this study, passive radio frequency identification (RFID)-based sensors are embedded into the concrete. They are well suited for long-term operation over decades and are well protected against harsh environmental conditions. The energy supply and the data transfer of the humidity sensors are provided by RFID. The sensor casing materials are optimised to withstand the high alkaline environment in concrete, having pH values of more than 12. Membrane materials are also investigated to identify materials capable of enabling water vapour transport from the porous cement matrix to the embedded humidity sensor. By measuring the corresponding relative humidity with embedded passive RFID-based sensors, the cement hydration is monitored for 170 days. Moreover, long-term moisture monitoring is performed for more than 1000 days. The Experiments show that embedded passive RFID-based sensors are highly suitable for long-term structural health monitoring in civil engineering. KW - RFID based sensors KW - Embedded sensors KW - Corresponding relative humidity KW - Porous building materials KW - Reinforced concrete KW - Corrosion KW - Civil engineering PY - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-500831 VL - 19 IS - 24 SP - 1 EP - 18 PB - MDPI CY - Basel, Swiss AN - OPUS4-50083 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Gottlieb, C. A1 - Lierenfeld, M. B. A1 - Wilsch, Gerd A1 - Bohling, C. T1 - Es geht auch einfacher N2 - Mit laserbasiertem Verfahren Zustand von Betonbauwerken erfassen: Die Laserinduzierte Breakdown Spektroskopie (LIBS) stellt eine Alternative zur nasschemischen Analyse dar, um den Zustand von Betonbauwerken zu erfassen. Bei diesem Verfahren laufen der Analysevorgang und die Auswertung automatisiert ab. Ein Prototyp für die mobile Anwendung auf der Baustelle steht zur Verfügung. So kann auf Knopfdruck ein schriftlicher Bericht erstellt werden, der einen genauen Wert für die Eindringtiefe eines relevanten Elements wie Chlorid ausgibt. KW - Beton KW - LIBS KW - Chlorid KW - Vor-Ort-Untersuchung PY - 2019 VL - 42 IS - 7 SP - 28 EP - 31 PB - Verlagsgesellschaft Rudolf Müller GmbH CY - Köln AN - OPUS4-50283 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Dietz, T. A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Kohns, P. A1 - Ankerhold, G. T1 - Comparison of atomic and molecular emission in LIBS for the quantification of harmful species in cement-based materials N2 - Due to the penetration of harmful chlorides into concrete, e.g. from de-icing salt, damage processes such as chloride-related pitting corrosion can occur if critical values are exceeded. In this study, multiphase materials such as chloride-contaminated concrete are examined in detail. A direct comparison is made by analyzing the spectroscopic information of simultaneously measured atomic and molecular emissions with laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS). In addition, the influence on the calibration is examined on the basis of the combined spectral information of both reaction paths of the penetrated chlorides. The calibration models of univariate and multivariate methods were validated using reference samples with wet chemical analysis. The results are applied to a concrete sample of a parking deck, which was also analyzed by potentiometric wet chemistry. In order to account for the heterogeneity of concrete, spatially (200 μm) and spectroscopically (0.1 nm) resolved LIBS measurements were performed using a fully automated laboratory system. Simultaneous measurements with three spectrometers allow the analysis of the emission processes of several elements such as Cl, Ca, O, Si and Mg as well as the newly formed molecules CaO and CaCl. The evaluation of the molecular emission in combination with atomic lines extends the analytical performance, since different concrete phases such as aggregates and cement matrix can be better represented. The measurements were carried out in ambient air and with helium purge gas. The limit of detection (LOD) achieved for a combined evaluation of atomic and molecular emission was determined to be 0.028 wt%. KW - Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) KW - Cement-based materials KW - Atomic and molecular mapping KW - Chemometrics PY - 2019 U6 - https://doi.org/10.1016/j.sab.2019.105707 SN - 0584-8547 VL - 161 SP - 105707 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-50438 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Abraham, O. A1 - Larose, E. T1 - A review on ultrasonic monitoring of concrete: coda wave interferometry and beyond N2 - The propagation of ultrasonic waves in concrete is affected by its micro- and macro-structure, geometry and properties as well as external influences as stress, temperature or moisture. In addition, age and degradation have a strong influence. Therefore, Ultrasound has been used to monitor concrete samples and structures since decades. However, early applications using conventional techniques as time-of flight or changes in amplitudes have been limited to detect changes in a late stage close to serviceability or ultimate load states. Around 2000, several new, more sensitive techniques adopted from geophysics or other field of material sciences have been introduced to research in ultrasonic monitoring of concrete. The most discussed methodologies are coda wave interferometry, a technique which allows to detect very subtle changes from repeated ultrasonic measurements. Nonlinear acoustic techniques help to identify e. g. cracks even in an inhomogeneous background. Both techniques can be combined. This paper reviews methods and results achieved so far on the laboratory scale and with full scale models the directions for future research and application is given as well. T2 - QNDE 2019 CY - Portland, OR, USA DA - 14.07.2019 KW - Ultrasound KW - Coda wave interferometry KW - Concrete KW - Nonlinear KW - Monitoring PY - 2019 AN - OPUS4-48688 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Küttenbaum, Stefan A1 - Braml, T. A1 - Maack, Stefan T1 - Refining stochastic models for the reassessment of bridges using NDT-methods N2 - Increasing requirements on the infrastructure caused by more and heavier traffic coincide with both the aging and the progressive degradation of bridge constructions. These exemplary issues lead to a non-negligible need for reassessments of existing bridges. Compared to the new building design, safety reserves can be used in the evaluation of such existing structures, since uncertainties that may arise during the design, construction and previous Service time are better known or no longer present. Uncertainties can be evaiuated more precisely by measurements. In the meantime, the application of advanced NDT-methods on concrete structures have become so capable, that crucial structure Parameters like certain material properties or geometrical dimensions can be quantified without significant destructive interventions. The measured data can be explicitly incorporated into the probabilistic computation models used for the bridge reassessment in form of random variables. Therewith, a previously insufficient model can be refined to achieve a higher level of approximation. This contribution emphasises two fundamental steps of the measured data based probabilistic reassessment: The sensitivity analyses to identify the cruciai Parameters and the needed accuracy of the related information as well as the comparison with expected uncertainties of non-destructively measured Parameters. T2 - 17th International Probabilistic Workshop CY - Edinburgh, UK DA - 11.09.2019 KW - Measurement KW - Reassessment KW - Structural safety KW - Concrete bridges KW - NDT PY - 2019 AN - OPUS4-48999 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Wilsch, Gerd A1 - Bohling, Christian T1 - Chemometrics for the analysis of cement-based materials N2 - The analysis of the chemical composition of cement-based materials like concrete is a crucial task in civil engineering. Concrete is a multi-phase material made of cement, water, aggregates, additives and admixtures. During the damage assessment of concrete structures, the external ingress of harmful species like chlorine, alkalis or sulfates needs to be determined. In order to provide a fast and precise analysis of concrete the application of LIBS offers unique possibilities as the technique can detect all elements at air atmosphere. To determine the condition of concrete, the information about the chemical composition, the ingress of harmful species as well as the evaluation of characteristic values like the used cement type or the type of aggregates are needed. This work presents the two-dimensional evaluation of concrete samples using LIBS and multivariate data analysis of atomic and molecular emission. For the evaluation of the main components different classification methods will be applied to identify the heterogeneity of the samples. With respect to their specific phase, different species will be quantified using multivariate regression (PLS) and important figures of merit will be presented. All results will be verified using Standard procedure of wet chemistry (XRF, potentiometric titration and ICP-OES). T2 - 10th Euro-Mediterranean Symposium CY - Brno, Czech Republic DA - 08.09.2019 KW - Heterogeneous material KW - Chemometics KW - Cement KW - Concrete PY - 2019 AN - OPUS4-51838 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Günther, Tobias A1 - Millar, Steven A1 - Völker, Tobias T1 - Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) Automated 2D chemical analysis of chloride content in concrete structures N2 - The application of a LIBS system is presented. A diode-pumped low energy laser (3 mJ, 1.5 ns, 100 Hz) and a compact NIR spectrometer are used. A scanner allows the two-dimensional element mapping. For the quantitative analysis calibration of the system is carried out with reference samples in a concentration range of chlorine of 0.05 wt.% to 2.5 wt.%. To determine the 2D distribution of harmful elements (Cl, C), concrete cores were drilled, split and analyzed directly. By comparing the chloride ingress and the carbonation, the interaction of both processes can be visualized in one measurement that takes less than 10 minutes with a drill core of 50 mm x 100 mm. Results obtained were compared and verified with standard measurements. T2 - Concrete Solutions 2019 CY - Cluj Napoca, Romania DA - 30.09.2019 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2019 AN - OPUS4-51703 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -