TY - CONF A1 - Weise, Frank A1 - Kruschwitz, Sabine T1 - Zerstörungsfreie Prüftechnik zur Untersuchung der strukturellen Substanz N2 - Im deutschen Bundesautobahnnetz treten vor allem an den vor 2005 errichteten Betonfahrbahndecken vermehrt Schäden auf, die mit einer AKR in Verbindung gebracht werden. Sie äußern sich zunächst in einer Dunkelfärbung in den Fugenbereichen der Betonfahrbahndecke. Oft wird diese Erscheinung von einer von der Fuge ausgehenden horizontalen Rissbildung parallel zur Fahrbahnoberfläche begleitet. Durch den Einsatz der NMR-Technik konnte erstmals zerstörungsfrei der erhöhte Feuchtegehalt in der Betonrandzone als Ursache für diese Erscheinung nachgewiesen werden. Zusätzlich durchgeführte Radaruntersuchungen und Darr-Wäge-Versuche zeigten, dass die erhöhte Durchfeuchtung in der Betonrandzone in der Regel den gesamten Fahrbahnquerschnitt erfasst. Weiterhin wurde aufgezeigt, dass vor allem die akustischen Verfahren eine zerstörungsfreie Detektion der von der Fuge ausgehenden lateralen Ausdehnung der oberen Rissebene in die Fahrbahnplatte ermöglichen. Im Gegensatz zum Impakt-Echo-Verfahren erlaubt das Ultraschall-Echo-Verfahren zusätzlich die Ermittlung der Tiefenlage der oberen Rissebene. Es wird eine weitere Ertüchtigung der akustischen Verfahren für die Strukturaufklärung in Betonfahrbahndecken angeregt. T2 - Forschungskolloquium Betonstraßenbau CY - Munich, Germany DA - 26.01.2017 KW - Baustoffe KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Radar KW - Ultraschall KW - Impakt-Echo KW - NMR KW - Betonfahrbahndecke PY - 2017 AN - OPUS4-39127 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Powierza, Bartosz A1 - Weise, Frank A1 - Oesch, Tyler A1 - Dlugosch, R. A1 - Meng, Birgit T1 - Analysis of moisture transport in unilateral-heated dense high-strength concrete N2 - Unilateral thermal exposure of concrete building components induces moisture transport processes that have a significant influence on the spalling behaviour of dense high-strength concrete (HSC). These transport processes are based on evaporation and condensation mechanisms of liquid and gaseous water in the pores as well as the chemically bound water within the concrete. The low permeability of HSC and the formation of a saturated zone within building components (also known as a moisture clog) leads to high water-vapour pressures, which contributes to explosive spalling. The formation of these pressures has already been verified by means of pore-pressure measurement techniques. In addition, the redistribution of the moisture within concrete specimens subject to unilateral thermal exposure has been demonstrated on fractured surfaces. Investigations by means of the nuclear magnetic resonance (NMR) relaxometry technique and neutron radiography have shown one-dimensional changes in moisture distribution during thermal exposure. However, none of these methods has been able to depict the moisture distribution in three dimensions (3D), so the link between pore size, concrete micro-structure and moisture content is missing. The research project presented in this paper aims to fill this gap by developing a new multi-level test methodology to characterise non-destructively the temporal course of spatial moisture distribution during unilateral thermal exposure. The procedure used during this programme included the collection of X-ray 3D-computed tomography (CT) measurements using a miniaturised specimen subjected to in-situ thermal exposure and the comparison of those CT results with the results of one-dimensional NMR-relaxometry before and after the heating process. In the first step, a mobile heating device was developed, built and tested. To simulate a unilaterally-heated construction component, a cylindrical specimen made of HSC (Ø = 40 mm, L = 100 mm) was cast into an impermeable glass ceramic shell. The ceramic shell ensured a one-dimensional moisture flux and limited the thermal expansion of the concrete. An additional high-temperature wool (HTW) insulating shell ensured a one-dimensional heat flux. The heating device, which operated using infrared radiation (IR), allowed the unilateral heating of the specimens up to 300 °C using variable heating regimes. In the second step, the mobile heating device was integrated into the CT-scanner, which enabled the collection of measurements before, during and after heating. By subtraction of successive 3D-CT images, X-ray attenuation differences could be resolved three-dimensionally in the specimen and interpreted as changes in the moisture content. Initial results show that this test methodology can monitor the 3D changes of moisture content inside the specimen during thermal exposure. It enables the researcher to visualise areas with moisture accumulation as well as dehydrated areas inside the specimen. Comparative one-dimensional NMR-relaxometry measurements confirm the results of the CT image analysis. T2 - 5th International Workshop on Concrete Spalling due to Fire Exposure CY - Boras, Sweden DA - 12.10.2017 KW - Spalling KW - Fire KW - Moisture clog KW - Moisture transport KW - HPC KW - HSC KW - X-ray CT KW - NMR KW - NDT PY - 2017 AN - OPUS4-42972 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Powierza, Bartosz A1 - Weise, Frank A1 - Oesch, Tyler A1 - Dlugosch, R. A1 - Meng, Birgit T1 - Analysis of moisture transport in unilateral-heated dense high-strength concrete T2 - Proceedings from the 5th International Workshop on Concrete Spalling N2 - Unilateral thermal exposure of concrete building components induces moisture transport processes that have a significant influence on the spalling behaviour of dense high-strength concrete (HSC). These transport processes are based on evaporation and condensation mechanisms of liquid and gaseous water in the pores as well as the chemically bound water within the concrete. The low permeability of HSC and the formation of a saturated zone within building components (also known as a moisture clog) leads to high water-vapour pressures, which contributes to explosive spalling. The formation of these pressures has already been verified by means of pore-pressure measurement techniques. In addition, the redistribution of the moisture within concrete specimens subject to unilateral thermal exposure has been demonstrated on fractured surfaces. Investigations by means of the nuclear magnetic resonance (NMR) relaxometry technique and neutron radiography have shown one-dimensional changes in moisture distribution during thermal exposure. However, none of these methods has been able to depict the moisture distribution in three dimensions (3D), so the link between pore size, concrete micro-structure and moisture content is missing. The research project presented in this paper aims to fill this gap by developing a new multi-level test methodology to characterise non-destructively the temporal course of spatial moisture distribution during unilateral thermal exposure. The procedure used during this programme included the collection of X-ray 3D-computed tomography (CT) measurements using a miniaturised specimen subjected to in-situ thermal exposure and the comparison of those CT results with the results of one-dimensional NMR-relaxometry before and after the heating process. In the first step, a mobile heating device was developed, built and tested. To simulate a unilaterally-heated construction component, a cylindrical specimen made of HSC (Ø = 40 mm, L = 100 mm) was cast into an impermeable glass ceramic shell. The ceramic shell ensured a one-dimensional moisture flux and limited the thermal expansion of the concrete. An additional high-temperature wool (HTW) insulating shell ensured a one-dimensional heat flux. The heating device, which operated using infrared radiation (IR), allowed the unilateral heating of the specimens up to 300 °C using variable heating regimes. In the second step, the mobile heating device was integrated into the CT-scanner, which enabled the collection of measurements before, during and after heating. By subtraction of successive 3D-CT images, X-ray attenuation differences could be resolved three-dimensionally in the specimen and interpreted as changes in the moisture content. Initial results show that this test methodology can monitor the 3D changes of moisture content inside the specimen during thermal exposure. It enables the researcher to visualise areas with moisture accumulation as well as dehydrated areas inside the specimen. Comparative one-dimensional NMR-relaxometry measurements confirm the results of the CT image analysis. T2 - 5th International Workshop on Concrete Spalling due to Fire Exposure CY - Boras, Sweden DA - 12.10.2017 KW - Spalling KW - Fire KW - Moisture clog KW - Moisture transport KW - HPC KW - HSC KW - X-ray CT KW - NMR KW - NDT PY - 2017 SN - 0284-5172 SP - 227 EP - 239 AN - OPUS4-42983 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Munsch, Sarah Mandy A1 - Wöstmann, Jens A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Zerstörungsfreie Feuchtemessungen an Estrichen mittels der geophysikalischen Methoden Georadar und NMR N2 - Die Ermittlung der Belegreife von Fußbodenestrichen ist im Bauwesen von hoher Bedeutung, da es bei dem Verlegen von Parkett oder anderen Bodenbelägen auf Estrichen zu erheblichen feuchtigkeitsbedingten Schäden kommen kann, wenn diese noch nicht hinreichend getrocknet sind. Für die Messung des Feuchtegehalts wird üblicherweise auf zerstörende Methoden wie das Darr- und CM-Verfahren zurückgegriffen, die Probennahmen erfordern und nur punktuelle Informationen liefern. Ziel dieser Forschungsstudie ist die Untersuchung der Eignung und Anwendbarkeit des Georadars und der Kernspinresonanz (NMR) zur zerstörungsfreien und flächendeckenden Feuchtemessung von Estrichen. Dazu wurden Messungen mit beiden Verfahren an einer Gruppe zementgebundener (CT) und einer Gruppe anhydritgebundener (CA) Estriche während ihres Austrocknungsprozesses bei einem Konstant-Klima durchgeführt. Bei dem Radarverfahren werden Amplitude und Laufzeit elektromagnetischer Reflexionen, die durch den Wassergehalt beeinflusst werden, gemessen. Die Radarmessungen erfolgten auf jeder Probe entlang von zwei senkrechten Profilen mit einer 2GHz-Antenne. Die Kernspinresonanz steht aufgrund ihrer Abhängigkeit zur magnetischen Kernresonanz der 1H-Wasserstoffatomen in Relation mit dem Wassergehalt in dem Messvolumen der zu untersuchenden Probe. Die Untersuchungen erfolgten mit dem NMR MOUSE System in Aufsatztechnik. Dabei liegt die Eindringtiefe bei 24,8 mm. Bei den Untersuchungen lässt sich für CT-Estriche ein starker vertikaler Feuchtegradient feststellen. Die CA-Estriche weisen hingegen nur einen schwachen Feuchtegradienten bis nahezu konstante Amplituden über die gesamte Tiefe auf. Nach Erreichen einer Amplitude von ca. 5-8 lässt sich keine weitere Amplitudenveränderung registrieren bzw. sind ab diesen Zeitpunkt die Änderungen im Wassergehalt zu gering, um von der NMR aufgelöst zu werden. In den Ergebnissen des Radarverfahrens lässt sich ebenfalls ein von dem Feuchtegehalt abhängiges Verhalten der Messparameter beobachten. Mit zunehmender Trocknung kann man eine Abnahme der Laufzeit zwischen direkter und an der Rückwand reflektierter Welle messen. Die Amplituden beider Wellen hingegen nehmen während des Austrocknungsprozesses zu. Im Gegensatz zur NMR erhält man keine tiefenbezogenen Informationen. Es lassen sich aber Rückschlüsse auf den Feuchtegehalt im Gesamtvolumen ziehen. T2 - 77. Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft CY - Potsdam, Germany DA - 27.03.2017 KW - Feuchtemessung KW - Estrich KW - Georadar KW - NMR PY - 2017 N1 - Geburtsname von Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. - Birth name of Munsch, Sarah Mandy: Nagel, S. M. AN - OPUS4-43245 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Powierza, Bartosz ED - Breit, W. ED - Kurz, W. ED - Pahn, M. ED - Sadegh-Azar, H. ED - Schnell, J. ED - Thiele, C. T1 - Thermisch induzierter Feuchtetransport in HPC T2 - Beiträge zur 5. DAfStb-Jahrestagung mit 58. Forschungskolloquium N2 - Die Entwicklung von leistungsfähigen Fließmitteln in den letzten Jahrzehnten ermöglicht die Herstellung von Beton mit sehr geringem w/z-Wert, bei gleichzeitig guter Verarbeitbarkeit. Die Reduzierung des w/z-Wertes führt zu einer Erhöhung der Festigkeit und zu einer Verdichtung der Gefügestruktur. Aufgrund der hohen Druckfestigkeit finden Hochleistungsbetone vermehrten Einsatz im Hoch-, Brücken-, und Tunnelbau. Allerdings neigen diese Hochleistungsbetone unter Brandbeanspruchung zu explosionsartigen Abplatzungen, die nach derzeitigem Stand auf thermomechanische und thermohydraulische Prozesse zurückgeführt werden. Letztere beruhen auf der Generierung hoher Wasserdampfdrücke in einseitig brandbeanspruchten Betonbauteilen, die zum einen auf die geringe Permeabilität des Hochleistungsbetons und zum anderen auf die Bildung einer wassergesättigten Zone, der sogenannten „moisture clog“ zurückzuführen sind. Dabei spielen Verdampfungs- und Kondensationsvorgänge sowie der vorhandene Temperaturgradient eine wichtige Rolle. Die Interaktion des Feuchtetransportes mit den Gefügeveränderungen während der thermischen Beanspruchung soll im Rahmen weiterer Versuche eingehend untersucht werden. Zur Analyse des Feuchtetransports während der thermischen Beanspruchung werden miniaturisierte Prüfkörper aus Hochleistungsbeton hergestellt, die mit Hilfe eines elektrischen Heizelements einseitig erwärmt werden. Zur Sicherstellung eines eindimensionalen Wärme- und Feuchtetransportes ist der Betonprüfkörper mit einer speziellen Glaskeramik und einer Hochtemperaturwolle ummantelt. Simultan zur Erwärmung werden eine Reihe röntgentomografischer Aufnahmen durchgeführt. Durch Differenzbildung aufeinanderfolgender Aufnahmen können Dichteveränderungen lokal und zeitlich werden, die Rückschlüsse auf Änderungen der Feuchteverteilung im Prüfkörper während der Erwärmung zulassen. Parallel dazu werden Untersuchungen mittels NMR-Relaxometrie (nuclear magnetic resonance) vor und nach der thermischen Beanspruchung durchgeführt. Die entwickelte Prüfmethodologie ermöglicht es, Veränderungen der Feuchteverteilung infolge thermischer Beanspruchung im Hochleistungsbeton von den Gelporen bis hin zu vorhandenen Verdichtungsporen abzubilden. Erste Ergebnisse zeigen, dass die gewählten Untersuchungsmethoden Veränderungen der Feuchteverteilung im Prüfkörper räumlich und zeitlich auflösen können. T2 - 5. DAfStb-Jahrestagung mit 58. Forschungskolloquium CY - Kaiserslautern, Germany DA - 20.09.2017 KW - Baustoffe KW - Abplatzen KW - Brand KW - Feuchtetransport KW - Hochleistungsbeton KW - Röntgen-3D-Computertomographie KW - NMR KW - ZfP PY - 2017 SN - 978-3-00-057267-8 VL - Band 1 SP - 162 EP - 173 AN - OPUS4-42565 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Powierza, B. T1 - Thermisch induzierter Feuchtetransport in HPC N2 - Die Entwicklung von leistungsfähigen Fließmitteln in den letzten Jahrzehnten ermöglicht die Herstellung von Beton mit sehr geringem w/z-Wert, bei gleichzeitig guter Verarbeitbarkeit. Die Reduzierung des w/z-Wertes führt zu einer Erhöhung der Festigkeit und zu einer Verdichtung der Gefügestruktur. Aufgrund der hohen Druckfestigkeit finden Hochleistungsbetone vermehrten Einsatz im Hoch-, Brücken-, und Tunnelbau. Allerdings neigen diese Hochleistungsbetone unter Brandbeanspruchung zu explosionsartigen Abplatzungen, die nach derzeitigem Stand auf thermomechanische und thermohydraulische Prozesse zurückgeführt werden. Letztere beruhen auf der Generierung hoher Wasserdampfdrücke in einseitig brandbeanspruchten Betonbauteilen, die zum einen auf die geringe Permeabilität des Hochleistungsbetons und zum anderen auf die Bildung einer wassergesättigten Zone, der sogenannten „moisture clog“ zurückzuführen sind. Dabei spielen Verdampfungs- und Kondensationsvorgänge sowie der vorhandene Temperaturgradient eine wichtige Rolle. Die Interaktion des Feuchtetransportes mit den Gefügeveränderungen während der thermischen Beanspruchung soll im Rahmen weiterer Versuche eingehend untersucht werden. Zur Analyse des Feuchtetransports während der thermischen Beanspruchung werden miniaturisierte Prüfkörper aus Hochleistungsbeton hergestellt, die mit Hilfe eines elektrischen Heizelements einseitig erwärmt werden. Zur Sicherstellung eines eindimensionalen Wärme- und Feuchtetransportes ist der Betonprüfkörper mit einer speziellen Glaskeramik und einer Hochtemperaturwolle ummantelt. Simultan zur Erwärmung werden eine Reihe röntgentomografischer Aufnahmen durchgeführt. Durch Differenzbildung aufeinanderfolgender Aufnahmen können Dichteveränderungen lokal und zeitlich werden, die Rückschlüsse auf Änderungen der Feuchteverteilung im Prüfkörper während der Erwärmung zulassen. Parallel dazu werden Untersuchungen mittels NMR-Relaxometrie (nuclear magnetic resonance) vor und nach der thermischen Beanspruchung durchgeführt. Die entwickelte Prüfmethodologie ermöglicht es, Veränderungen der Feuchteverteilung infolge thermischer Beanspruchung im Hochleistungsbeton von den Gelporen bis hin zu vorhandenen Verdichtungsporen abzubilden. Erste Ergebnisse zeigen, dass die gewählten Untersuchungsmethoden Veränderungen der Feuchteverteilung im Prüfkörper räumlich und zeitlich auflösen können. T2 - 5. DAfStb-Jahrestagung mit 58. Forschungskolloquium CY - Kaiserslautern, Germany DA - 20.09.2017 KW - Baustoffe KW - Abplatzen KW - Brand KW - Feuchtetransport KW - Hochleistungsbeton KW - Röntgen-3D-Computertomographie KW - NMR KW - ZfP PY - 2017 AN - OPUS4-42566 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Al-Terkawi, Abdal-Azim A1 - Scholz, G. A1 - Emmerling, Franziska A1 - Kemnitz, E. T1 - Strontium-coordination polymers based on tetrafluorophthalic and phthalic acids: mechanochemical synthesis, ab initio structures determination, and spectroscopic characterization JF - Dalton transactions N2 - Two strontium-based dicarboxylate systems [Sr(oBDC-F4)(H2O)2] (1) and [{Sr(oBDC)(H2O)2)·H2O] (2) were synthesized mechanochemically via milling of Sr(OH)2·8H2O with tetrafluorophthalic acid (H2oBDC-F4) or phthalic acid (H2oBDC), respectively. The new structures were determined ab initio from the powder X-ray diffraction (PXRD) data. Both compounds 1 and 2 crystallize in the monoclinic space group P21 /c as two-dimensional coordination polymers (2D-CPs). The determined structures were validated by extended X-ray absorption (EXAFS) data. Compounds 1 and 2 show different thermal stabilities. The fluorinated CP 1 is decomposed at 300 °C while the nonfluorinated CP 2 transforms into a new phase after thermal treatment at 400 °C. The two hydrated CPs exhibit small surface areas which increase after the thermal posttreatment for 1 but remains unchanged for the dehydrated sample of 2. Dynamic vapor sorption (DVS) experiments indicate that both the dehydrated and hydrated samples of 2 depict no significant differences in their adsorption isotherms. The DVS of water indicates that the phase transition after thermal posttreatment of 2 is irreversible. KW - Mechanochemistry KW - XRD KW - NMR PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1039/c7dt02564e SN - 1477-9226 SN - 1477-9234 VL - 46 IS - 37 SP - 12574 EP - 12587 PB - The Royal Society of Chemistry CY - Cambridge AN - OPUS4-42261 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Powierza, Bartosz T1 - Thermisch induzierter Feuchtetransport in HPC T1 - Thermally induced Moisture Transport in structure density High-performance Concrete JF - Beton- und Stahlbetonbau N2 - Die Entwicklung von leistungsfähigen Fließmitteln in den letzten Jahrzehnten ermöglicht die Herstellung von Beton mit sehr geringem w/z-Wert, bei gleichzeitig guter Verarbeitbar-keit. Die Reduzierung des w/z-Wertes geht dabei mit einer Erhöhung der Festigkeit und einer Verdichtung der Gefü-gestruktur einher. Aufgrund der hohen Druckfestigkeit finden diese Hochleistungsbetone vermehrten Einsatz im Hoch-, Brücken-, und Tunnelbau. Unter Brandbeanspruchung neigen diese Hochleistungsbetone allerdings zu explosionsartigen Abplatzungen. Diese werden nach derzeitigem Stand auf thermomechanische und thermohydraulische Prozesse zurückgeführt. Letztere beruhen auf der Generierung hoher Wasserdampfdrücke in einseitig brandbeanspruchten Beton-bauteilen, die zum einen auf die geringe Permeabilität des Hochleistungsbetons und zum anderen auf die Bildung einer wassergesättigten Zone, der sogenannten „moisture clog“ zurückzuführen sind. Dabei spielen Verdampfungs- und Kondensationsvorgänge sowie der vorhandene Temperatur-gradient eine wichtige Rolle. Die Interaktion des Feuchtetra-nsportes mit den Gefügeveränderungen während der thermi-schen Beanspruchung soll im Rahmen weiterer Versuche eingehend untersucht werden. Zur Analyse des Feuchtetransports während der thermischen Beanspruchung wurden miniaturisierte Prüfkörper aus Hoch-leistungsbeton hergestellt, die mit Hilfe eines elektrischen Heizelements einseitig erwärmt wurden. Zur Sicherstellung eines eindimensionalen Wärme- und Feuchtetransportes ist der Betonprüfkörper mit einer speziellen Glaskeramik und einer Hochtemperaturwolle ummantelt. Simultan zur Erwär-mung werden eine Reihe röntgentomographischer Aufnah-men durchgeführt. Durch Differenzbildung aufeinanderfol-gender Aufnahmen können Dichteveränderungen lokal und zeitlich aufgelöst werden. Diese lassen Rückschlüsse auf Än-derungen der Feuchteverteilung im Prüfkörper während der Erwärmung zu. Parallel dazu werden Untersuchungen mittels NMR-Relaxometrie (nuclear magnetic resonance) vor und nach der thermischen Beanspruchung durchgeführt. Diese Prüfmethodologie ermöglicht es erstmals, die Veränderungen der Feuchteverteilung infolge thermischer Beanspruchung im Hochleistungsbeton von den Gelporen bis hin zu vorhande-nen Verdichtungsporen abzubilden. So zeigen erste Ergebnis-se, dass die gewählten Untersuchungsmethoden Veränderun-gen der Feuchteverteilung im Prüfkörper räumlich und zeitlich auflösen können. KW - Abplatzen KW - Spalling KW - Brand KW - Feuchtetransport KW - Hochleistungsbeton KW - Röntgen-3D-Computertomographie KW - NMR KW - Fire KW - Moisture clog KW - Moisture transport KW - HPC KW - HSC KW - X-ray CT PY - 2017 DO - https://doi.org/10.1002/best.201700022 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 112 IS - 7 SP - 486 EP - 486 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-41826 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -