TY - CONF A1 - Gottlieb, C. A1 - Bohling, C. A1 - Millar, S. A1 - Günther, Tobias A1 - Wilsch, Gerd ED - Krieger, J. ED - Isecke, B. T1 - Schnelle ortsaufgelöste Chloridbestimmung mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) N2 - Im Zuge der Ist-Zustandserfassung von Stahl- und Spannbetonbauwerken spielt die chemische Analyse von Beton eine zentrale Rolle. Durch den externen Eintrag von schädigenden Substanzen wie Chlorid oder Alkalien aus Tausalzen oder Meerwasser, kann u.U. der Beton und/oder die Stahlbewehrung angegriffen werden. Bei Überschreitung kritischer korrosionsauslösender Chloridgehalte, z.B. bei Stahlbeton 0,4 M.-% (bzw. 0,5 M.-%) und Spannbeton 0,2 M.-% bezogen auf den Zement, erhöht sich das Risiko für eine Chlorid-induzierte Korrosion. Für die Beurteilung eines Instandsetzungsbedarfs und, sofern notwendig, der Erarbeitung eines Instandsetzungskonzeptes muss nach der Rili-SIB1 ein sachkundiger Planer herangezogen werden. Standardmäßig werden für die chemische Analyse Bohrkerne bzw. Bohrmehlproben aus dem zu untersuchenden Bauwerk entnommen und nach aufwendiger Probenvorbereitung nasschemisch analysiert (nach DAfStb Heft 401 oder DIN 14629). Dabei wird der Gesamtchloridgehalt bezogen auf die Einwaage angegeben. Eine Umrechnung auf den Zementgehalt erfolgt i.d.R. durch Schätzwerte. Der Einsatz der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) wird seit Mitte der 90er Jahren an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung erforscht, um den Chloridgehalt durch eine ortsaufgelöste Elementanalyse an einer Betonprobe möglichst genau zu ermitteln. Die zweidimensionale LIBS-Messung mit einer lateralen Auflösung von 100 µm x 100 µm erlaubt die Berücksichtigung der Heterogenität von Beton. Dabei lassen sich die Bindemittelmatrix und die Gesteinskörnung separat betrachten, wodurch sich die Aussagekraft der Ergebnisse und somit die Sicherheit der chemischen Zustandserfassung erhöht. Durch die stetige Weiterentwicklung von Komponenten wie Laser, Spektrometer und analytischer Auswerteroutinen sind mittlerweile automatisierte Systeme für die schnelle LIBS-Analyse auf dem Markt verfügbar. In diesem Vortrag wird der aktuelle Stand der Technik anhand von Praxisbeispielen präsentiert und entscheidende Vorteile gegenüber dem Standardverfahren herausgestellt. Aufgrund der Möglichkeit für eine simultane Multielementanalyse mit LIBS werden weitere Anwendungen, wie z.B. die Ermittlung der Karbonatisierungstiefe, Untersuchungen von Transportprozessen, Chlorideintrag entlang von Rissen oder Untersuchungen von Elementverteilungen im Kontext einer AKR vorgestellt. T2 - 4. Brückenkolloquium CY - Online meeting DA - 08.09.2020 KW - Chloride KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung PY - 2020 SN - 978-3-8169-3518-6 SP - 465 EP - 471 PB - Narr Francke Attempto Verlag GmbH + Co. KG CY - Tübingen AN - OPUS4-51681 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Gottlieb, C. T1 - Schnelle ortsaufgelöste Chloridbestimmung mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie N2 - Im Zuge der Ist-Zustandserfassung von Stahl- und Spannbetonbauwerken spielt die chemische Analyse von Beton eine zentrale Rolle. Durch den externen Eintrag von schädigenden Substanzen wie Chlorid oder Alkalien aus Tausalzen oder Meerwasser, kann u.U. der Beton und/oder die Stahlbewehrung angegriffen werden. Bei Überschreitung kritischer korrosionsauslösender Chloridgehalte, z.B. bei Stahlbeton 0,4 M.-% (bzw. 0,5 M.-%) und Spannbeton 0,2 M.-% bezogen auf den Zement, erhöht sich das Risiko für eine Chlorid-induzierte Korrosion. Für die Beurteilung eines Instandsetzungsbedarfs und, sofern notwendig, der Erarbeitung eines Instandsetzungskonzeptes muss nach der Rili-SIB1 ein sachkundiger Planer herangezogen werden. Standardmäßig werden für die chemische Analyse Bohrkerne bzw. Bohrmehlproben aus dem zu untersuchenden Bauwerk entnommen und nach aufwendiger Probenvorbereitung nasschemisch analysiert (nach DAfStb Heft 401 oder DIN 14629). Dabei wird der Gesamtchloridgehalt bezogen auf die Einwaage angegeben. Eine Umrechnung auf den Zementgehalt erfolgt i.d.R. durch Schätzwerte. Der Einsatz der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS) wird seit Mitte der 90er Jahren an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung erforscht, um den Chloridgehalt durch eine ortsaufgelöste Elementanalyse an einer Betonprobe möglichst genau zu ermitteln. Die zweidimensionale LIBS-Messung mit einer lateralen Auflösung von 100 µm x 100 µm erlaubt die Berücksichtigung der Heterogenität von Beton. Dabei lassen sich die Bindemittelmatrix und die Gesteinskörnung separat betrachten, wodurch sich die Aussagekraft der Ergebnisse und somit die Sicherheit der chemischen Zustandserfassung erhöht. Durch die stetige Weiterentwicklung von Komponenten wie Laser, Spektrometer und analytischer Auswerteroutinen sind mittlerweile automatisierte Systeme für die schnelle LIBS-Analyse auf dem Markt verfügbar. In diesem Vortrag wird der aktuelle Stand der Technik anhand von Praxisbeispielen präsentiert und entscheidende Vorteile gegenüber dem Standardverfahren herausgestellt. Aufgrund der Möglichkeit für eine simultane Multielementanalyse mit LIBS werden weitere Anwendungen, wie z.B. die Ermittlung der Karbonatisierungstiefe, Untersuchungen von Transportprozessen, Chlorideintrag entlang von Rissen oder Untersuchungen von Elementverteilungen im Kontext einer AKR vorgestellt. T2 - 4. Brückenkolloquium CY - Online meeting DA - 08.09.2020 KW - Beton KW - LIBS KW - Schädigung KW - Chloride PY - 2020 AN - OPUS4-51683 LA - mul AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Klimek, Andre T1 - Das Abplatzverhalten von Beton im Zusammenhang mit dem Maßstabseffekt N2 - Beton, als aktuell am meisten verwendeter Baustoff ist nicht brennbar und weist zudem eine sehr geringe Temperaturleitfähigkeit auf. Er eignet sich somit gut für den baulichen Brandschutz. Jedoch neigt Beton im Brandfall zu explosionsartigen Abplatzungen, die zu einer Reduzierung des tragfähigen Querschnitts und sogar zum Versagen des Bauteils führen können. Derzeit werden thermomechanische und thermohydraulische Schädigungsprozesse als die zwei maßgeblichen Ursachen für explosionsartige Abplatzungen angesehen. Diese Schädigungsprozesse sind unter anderem abhängig von der Prüfkörpergröße, dem Wasser-Zement-Wert, der Porosität, der Permeabilität und dem Bewehrungsgrad des Bauteils. Im Rahmen des Vortrags werden die Forschungsarbeiten zum Maßstabseffekt des Abplatzverhaltens von Betonen bei Brandbeanspruchung präsentiert. Zu diesem Zweck wurden Betonprüfkörper aus sechs verschiedenen Betonmischungen in jeweils drei Prüfkörpergrößen einseitig, ohne Behinderung der thermischen Ausdehnung und ohne externe Last im Tunnelbrandprüfstand der BAM untersucht. Dieser unikale Prüfstand ermöglicht die Brandprüfung unterschiedlicher Prüfkörpergrößen unter vergleichbaren Brandbedingungen sowie die simultane Prüfung mehrerer kleinformatiger Betonprüfkörper. Das präsentierte, laufende Promotionsvorhaben basiert auf einem von der DFG geförderten Forschungsvorhaben und darauf aufbauenden Folgeuntersuchungen. Die Ergebnisse des DFG-Vorhabens zeigen einen deutlichen Maßstabseffekt mit einer starken Verringerung der Abplatztiefen bei einer Reduzierung der Prüfkörpergröße. Des Weiteren ist das Abplatzverhalten stark von der Betonmischung abhängig. Vor dem Hintergrund der Ressourcenschonung und Kostenreduzierung verfolgen die auf dem DFG-Vorhaben aufbauenden Untersuchungen das Ziel, das Abplatzverhalten großformatiger Betonprüfkörper durch kleinformatige Betonprüfkörper mit angepassten Randbedingungen nachzustellen. Hierfür wurden zwei Betonmischungen des DFG-Vorhabens verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass durch eine Anpassung der Versuchsrandbedingungen dem Maßstabseffekt entgegengewirkt werden kann. T2 - 7. Symposium 'Heißbemessung - Structural Fire Engineering' CY - Online meeting DA - 14.09.2021 KW - Maßstabseffekt KW - Beton KW - Abplatzen KW - Brand PY - 2021 AN - OPUS4-53529 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Grunewald, Thomas T1 - Grundlagen der mechanisch erzeugten Funken und erste Erkenntnisse zum Einfluss von unbeschichteten Betonoberflächen auf die Funkenbildung N2 - Der Anteil der mechanischen Zündungen an allen Unfällen bei Staub/Luft-Gemischen wird gemäß BIA-Report 11/97 mit rund 33 % beziffert. Auch am Beispiel von Ex-Ventilatoren wurden viele Unfälle mit zum Teil erheblichen Zerstörungen an den strömungstechnischen Anlagen in einer Publikation von H.Witt, Witt&Sohn IGW Ventilatoren aufgezeichnet, deren nachgewiesene oder vermutete Ursache mechanische Zündquellen mit etwa ähnlich hohem Anteil wie bei den Stäuben waren. Hersteller von Geräten für den bestimmungsgemäßen Gebrauch in explosionsfähigen Bereichen müssen, wenn sie unter die Richtlinie 2014/34/EU fallen, für das Inverkehrbringen in EU-Mitgliedsstaaten eine Konformitätsbewertung durchführen. Dazu gehört eine Zündgefahrenbewertung, bei der auch nichtelektrische Zündquellen betrachtet werden müssen, zu denen die mechanischen Schlagvorgänge gehören. Bei dieser Zündquellenart kommt es infolge des Schlages eines Bauteils auf ein anderes zu einer Energieumwandlung. Dadurch kommt es zu einer Temperaturerhöhung an der Kontaktstelle sowie unter Umständen zu einem Abtrennvorgang kleiner Partikel. Sowohl die heißen Reibflächen als auch die abgetrennten Partikel stellen potentielle Zündquellen explosionsfähiger Atmosphären dar. Für Werkzeuge wird üblicherweise hochlegierter Edelstahl, im Ex-Bereich wird sogenanntes „funkenarmes Werkzeug aus schwer oxidierbaren NE-Metallen verwendet. Bisherige Forschungsarbeiten haben gezeigt, dass von Schlagvorgängen zwischen Bauteilen aus unlegiertem Baustahl eine erhebliche Zündgefahr von explosionsfähigen Gasgemischen ausgehen kann (Grunewald et al., 2010). Dabei ging diese Gefahr insbesondere von oxidierten Partikeln aus, die während des Schlagvorgangs abgetrennt wurden. In industriellen Anwendungen wird jedoch häufig Edelstahl statt unlegiertem Baustahl verwendet. Die geringere Oxidationsfähigkeit des Edelstahls könnte möglicherweise zu einer geringeren Zündfähigkeit von Schlagvorgängen mit Edelstahl im Vergleich zu Schlagvorgängen mit unlegiertem Baustahl führen Die Ergebnisse des Forschungsprojektes „NAMES 2104“ zeigen, dass Schlagvorgänge mit Edelstählen bei bestimmten Parameterkombinationen eine erhebliche Zündgefahr von explosionsfähigen Brenngasgemischen darstellen können. Dabei bestehen jedoch mitunter deutliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Brenngasgemischen. Besonders hohe Zündwahrscheinlichkeiten konnten bei Brenngasgemischen mit Brenngasen der IEC-Explosionsgruppe IIC beobachtet werden, die Acetylen bzw. Wasserstoff als Brenngas enthielten. Schläge im Wasserstoff/Luft-Gemisch waren dabei jedoch bedeutend zündwirksamer. Prüfungen mit NE-Metallen für funkenarme Werkzeuge haben gezeigt, dass bei Schlagvorgängen gegen Baustahl oder Beton- bzw. Estrichbetonböden je nach Parameterkombination bereits bei wenig energiereichen Schlagvorgängen Funken und Explosionen erzeugen. Ausgangspunkt für weitere, aktuelle Untersuchungen zum Einfluss von unbeschichteten Betonoberflächen waren bei den Prüfungen gemachte Beobachtungen, dass von den Herstellern funkenarmer Werkzeuge als Schlagpartner „typischer Industrieanlagen-Betonboden“ unterschiedliche Beton- bzw. Estrichbeton-Qualitäten angegeben wurden. Um die Schlagfunkenversuche von NE-Metallen gegen Estrich-Beton auf eine reproduzierbare Basis zu stellen, hat die BAM in ihrem zertifizierten Beton-Labor den wichtigsten, genau zugebbare Beton-Bestandteile „Zement“ untersucht mit dem Ziel herauszufinden, welche Menge Zement noch die Definition eines Betons erfüllt und ob der Zementanteil Auswirkungen auf die Zündwahrscheinlichkeit bei mechanisch erzeugten Schlagfunken hat. T2 - 15. Essener Explosionsschutztage (Veranst.-Nr. H050-09-634-1), im Haus der Technik (HdT) CY - Haus der Technik (HdT) - Außeninstitut der RWTH Aachen und der Universität Duisburg-Essen, 45127 Essen DA - 28.09.2021 KW - Mechanisch erzeugte Funken KW - Mechanische Funken KW - Nichtelektrische Funken KW - Mechanischer Explosionsschutz KW - Nichtelektrischer Explosionsschutz KW - Betonboden KW - Estrichbetonboden KW - Schlagfunken KW - Schleiffunken KW - Reibfunken KW - Unbeschichteter Betonboden KW - Unbeschichteter Estrichbetonboden KW - Beton KW - Estrichbeton PY - 2021 AN - OPUS4-53417 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Wiederholt, Wilhelm A1 - Sonntag, J. T1 - Korrosion von Metallen im Bauwesen N2 - In Berührung mit Gips waren Blei, Aluminium und die Aluminiumlegierung AlMg genügend beständig, trotzdem versagte der galvanische Bleiüberzug als Schutz von Stahl, da der Überzug zu dünn und porenhaltig war, so daß die Korrosion durch Elementbildung Blei/Stahl nur gefördert wurde. Stahl und Zink werden von Gips stark angegriffen. Dementsprechend ist von Zinküberzügen auch nur solange eine Rostverhinderung zu erwarten, bis der Überzug aufgebraucht ist. Diese Schutzwirkung ist unabhängig von der Art des Aufbringens der Überzüge; sie gilt also sowohl für Zinküberzüge nach dem Schmelztauchverfahren als auch für solche nach Spritz- bzw. galvanischen Verfahren. Durch das Phosphatieren wurde der Angriff von Gips auf Zink nur verzögert, während schon durch Phosphatieren und Ölen ein beachtenswerter Schutz erreicht wurde. Besonders zweckmäßig erwies sich auch das Chromatieren von galvanisch verzinkten Stahlblechen, die nach 12monatiger Beanspruchung noch eine gute Schutzwirkung aufwiesen. Als Schutz gegen die Einwirkung von Gips haben sich ferner Anstriche bewährt, von denen Chlorkautschuk-, Alkydharz-, Rostschutzmennige-, Ölfarben- und Bitumenanstriche bereits auf den blanken Stahlblechen die Rostbildung verhinderten. Eine genügende Schutzwirkung war auch dann vorhanden, wenn der Deckanstrich beschädigt war. Rost wurde nur nach 50monatiger Versuchsdauer bei der Probe mit dem Chlorkautschukanstrich festgestellt. Im Verhalten der verschiedenartigen Werkstoffe in Berührung mit Gips einerseits und Gipssandmörtel andererseits konnten keine merklichen Unterschiede festgestellt werden. Das für Gips beschriebene Verhalten gilt demnach auch für das Verhalten der Proben in Gipssandmörtel. Von Kalkmörtel wurde Stahl nur verhältnismäßig wenig angegriffen. Noch günstiger verhielten sich Zink und Blei, während auf Aluminium und der Aluminiumlegierung AlMg starke, gleichmäßig ausgebildete Verkrustungen hervorgerufen wurden. Die Rostbeständigkeit von Stahl konnte durch Phosphatieren, durch Feuerverzinken, durch galvanisches Verzinken und Chromatieren sowie durch Spritzverzinken noch wesentlich verbessert werden. Diese Proben blieben bis zur 12monatigen Versuchsdauer rostfrei. Nach 50monatiger Versuchsdauer versagte jedoch die Schutzwirkung der eingeölten Phosphatschicht auf Stahl. Blanke Zinkbleche sowie solche, die phosphatiert bzw. phosphatiert und geölt waren, wurden 12 Monate lang nicht angegriffen. Erst dann konnten geringe Mengen von weißlichen Korrosionsprodukten aus Zinkverbindungen und eine leichte Verkrustung ihrer Oberflächen festgestellt werden. Der galvanische Bleiüberzug auf Stahl hatte nur eine etwas verzögernde rostverhindernde Wirkung. Als Rostschutz bewährten sich auch die bereits genannten Anstrichsysteme bis zu einer Versuchsdauer von 12 Monaten, dann traten insbesondere bei den nicht besonders vorbehandelten Stahlblechen Rosterscheinungen auf, die trotz Alkydharzlack und Bleimennigeanstrichs zu starken Zerstörungen der Oberfläche führten. Durch die Vorbehandlung vor dem Aufbringen der Anstriche durch Phosphatieren bzw. durch Reaktionsgrundierung konnte die Schutzwirkung auch bei diesen Anstrichen wesentlich verbessert werden. Bei den Aluminiumproben wurden durch die Anstriche die Verkrustungen der Oberfläche verhindert. Bei der Einwirkung von Kalkmörtel insbesondere auf die blanken Metalle konnte noch festgestellt werden, daß der Angriff an der Grenze Kalkmörtel/Luft begann. War die Einwirkung gering, so beschränkten sich die Veränderungen auf einen schmalen Streifen in dem Grenzgebiet. Mit fortschreitender Versuchsdauer breitete sich dieser Streifen, insbesondere bei Stahl, von der Oberfläche ausgehend gleichmäßig nach dem Inneren zu aus. Einzelheiten hierüber sind in der Tabelle aufgeführt. Auch an Lichtbildern kann das Fortschreiten des Angriffs mit der Zeitdauer deutlich verfolgt werden. Bei Kalkmörtel der verwendeten Mischung und Körnung ist somit damit zu rechnen, daß mit der Zeit Feuchtigkeit in die Grenzschicht zwischen Kalkmörtel und Metall eindringt. Zur Verhütung der Korrosion ist deshalb an den Übergangsstellen Kalkmörtel/Luft für eine dichte und sorgfältige Abdichtung zu sorgen. Durch Zusatz des Frostschutzmittels wurde die angreifende Wirkung des Kalkmörtels deutlich erhöht. Diese wirkte sich besonders bei den reinen Metallen aus. Im Beton verhielten sich im ungeschützten Zustand Stahl und Zink gut. Auf Aluminium und der Aluminiumlegierung AlMg wurden ähnlich wie in Kalkmörtel starke Verkrustungen festgestellt. Auf Blei bildete sich eine Schutzschicht. Nur am Übergang Beton/Luft konnte sich durch die speziellen Angriffsbedingungen die Schutzschicht nicht ausbilden, so daß hier die Oberfläche stärker angegriffen wurde. Zinküberzüge, die nach den verschiedenen Verfahren aufgebracht worden waren, und die galvanische Verbleiung erwiesen sich als Schutz gegen die Einwirkung von Beton nicht als vorteilhaft. Dagegen trat bei den phosphatierten Stahlblechen kein Rost auf. Durch das Phosphatieren von Zink wurde die Verkrustung begünstigt. Das Chromatieren bzw. Eloxieren von Aluminium und von der Aluminiumlegierung AlMg hatten auf die Verkrustung nur geringen Einfluß. Durch die Anstriche konnte die Krustenbildung auf Aluminium und der Aluminiumlegierung weitgehend verhindert werden. Auf eloxiertem Untergrund bewährte sich hier besonders der Chlorkautschukanstrich. Auch bei Beton wurde durch den Zusatz des Frostschutzmittels in den meisten Fällen der Angriff deutlich verstärkt. Ungünstig war die Wirkung vor allem dann, wenn statt des ebenmäßigen Angriffs die Korrosion punktförmig auftrat. Die ungünstige Wirkung des Zusatzes von Frostschutzmitteln konnte weitestgehend durch Anstriche ausgeschaltet werden, wenn die Bleche durch Phosphatieren vorbehandelt bzw. eine Reaktionsgrundierung erfolgt war. Besonders kraß machte sich die ungünstige Wirkung des Frostschutzmittelzusatzes bemerkbar bei den Stahlblechen, die verzinkt bzw. verbleit waren und auch bei den nicht vorbehandelten Blechen. Während Stahl in Kalkmörtel und Beton im allgemeinen beständig ist, können bei Gegenwart von Feuchtigkeit, die durch ausgelaugte Stoffe aus den Baumaterialien alkalisch reagiert, Anstriche zerstört und anorganische Schutzschichten angegriffen werden. Die bei den Versuchen verwendeten Anstriche, insbesondere der Chlorkautschuk- und der Alkydharzanstrich, waren deshalb gewählt, weil sie eine gewisse Alkalibeständigkeit aufweisen. Diese Alkalibeständigkeit wurde durch die Versuche bestätigt. Der Rostschutzmennigeanstrich und die weiße Ölfarbe bewährten sich unter diesen Beanspruchungen nicht ganz so gut. Aus den Untersuchungen folgt noch, daß die Stellen, an denen die Bleche aus dem Baustoff heraustreten, besonders korrosionsgefährdet sind. Von diesen Stellen aus kann die Korrosion nach dem Inneren des Bauwerkes hin vordringen. Außerdem wird die Korrosionsgefahr dann erhöht, wenn aus den Baustoffen alkalische Stoffe vollständig ausgelaugt werden, so daß bei erneutem Zutritt von Feuchtigkeit keine alkalische Wirkung und damit kein Schutz für Stahl vorhanden ist. Auch hierüber sind im Bericht Beispiele vorhanden. Zusammenfassend folgt aus den Untersuchungen, daß Konstruktionen aus Stahl und anderen Metallen, die von Gips, Kalkmörtel oder Beton umgeben sind und teilweise aus den Baustoffen herausragen, durch metallische oder organische Überzüge mit genügender Sicherheit vor Korrosion geschützt werden können. N2 - Lead, aluminium and the aluminium alloy AlMg were sufficiently corrosion-resistant in contact with gypsum plaster. The galvanically applied lead coating failed to function as a protection for steel as it was too thin and porous. Steel and zinc were strongly attacked by gypsum plaster. Phosphate treatment and oil-impregnation imparted a considerable protection. Chromate treatment of steel sheets with galvanically applied zinc coat proved to be particulary useful. In addition, applications of chlorcaoutchouc, alkydresin, red-lead, oil and bitumen paints have proved to impart adequate protection against gypsum plaster. The behaviour as described for gypsum plaster holds also for the behaviour for the samples in sand-plaster mortars. The reaction of lime mortar on steel was relatively mild. Zinc and lead fared yet better, whereas heavy and uniformly disposed incrustations were produced by lime mortar on aluminium and the aluminium alloy AlMg. The rust-resistance of steel could be substantially improved through phosphate-treatment, hot-dip galvanizing, electrogalvanizing and chromate treatment as well as through spray-galvanizing. Untreated zinc sheets, and those which were phosphate-treated only after 12 month, showed signs of a build-up of small amounts of whitish corrosion products and a light incrustation on the surface. The paints already mentioned, proved to be effective as rustresisting coats for up to a study period of 12 months. A preparation of the metal surface prior to the paint application through phosphate treatment or through the use of a wash-primer could substantially enhance the protective effect. Surface incrustation of aluminium samples was prevented through the application of paints. For non-protected metals placed in contact with lime mortar the attack began at the mortar-air boundary. With advancing test-age the corrosion extended uniformly toward the inner portions. For preventing corrosion therefore, the transition areas between lime mortar and air are to be carefully sealed. The corrosive effect of lime mortar was markedly enhanced with use of anti-frost additives. In concrete, untreated steel and zinc behaved satisfactorily. Heavy incrustation was noted on aluminium and on aluminium alloy AlMg in concrete, similar to the action of lime mortar. On lead, a protective layer was formed. Zinc-plating and aglvanically applied lead coating did not prove to be advantageous against the action of concrete. Phosphate treatment favoured the formation of corrosion scales on zinc. Chromate treatment and anodization hat very little effect on the scale formation. Application of paints prevented to a large extent the formation of corrosion scales on aluminium and the aluminium alloy. Also in concrete, the use of anti-frost additives caused in most of the cases an intensification of corrosive action. In many cases the corrosive attack was concentrated on several points. The unfavourable effect of the use of anti-frost additives could be to a great extent eliminated through the application of paints, when a surface preparation either through phosphate-treatment or through an application of a wash-primer was carried out beforehand. Particularly intense was the unfavourable effect of the anti-frost additives on galvanised or lead-plated steel sheets, and those which were not subjected to a pretreatment. The alcali-resistant properties of the chlorcaoutchouc and the alkyd-resin paints were proved by the experiments. The red-lead paints for rust-protection and the oil-paints did not prove to be so good under these conditions. A further conclusion, that can be drawn from the investigations, is, that those parts of the sheets which are not surrounded by the corrosion causing material, are particulary susceptible to corrosion. Further, the susceptibility to corrosion is increased when the building materials are completely freed or washed clean of their alcaline contents, so that no alcaline activisation by renewed entry of moisture, and as a result, no protection of steel is possible. Examples of this phenomenon have been included in this report. To sum up, it follows from the investigations, that structures of steel and other metals, which are encased in gypsum plaster, lime mortar or concrete with parts of them exposed, can be protected against corrosion by metallic or organic coatings with sufficient safety. KW - Korrosion KW - Metall KW - Bauwesen KW - Schutzüberzug KW - Gips KW - Mörtel KW - Beton PY - 1965 SN - 0409-1108 N1 - Untersuchungen über das Verhalten von Metallen ohne und mit Schutzüberzügen, die in Gips, Mörtel oder Beton ohne und mit Frostschutzmitteln eingebettet waren; durchgeführt im Auftrag des Bundesministers für Wohnungswesen, Städtebau und Raumordnung von der Bundesanstalt für Materialprüfung, Berlin-Dahlem. VL - 44 SP - 1 EP - 62 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-60498 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Völker, Tobias A1 - Gottlieb, Cassian A1 - Kapteina, Gesa A1 - Wilsch, Gerd A1 - Millar, Steven A1 - Reichling, Kenji T1 - Neues DGZfP-Merkblatt B14: Quantifizierung von Chlorid in Beton mittels LIBS N2 - Bei der Erhaltung von Stahlbetonbauwerken ist der Chloridgehalt im Beton ein wichtiger Parameter zur Festlegung geeigneter Instandsetzungsmaßnahmen. Die bisher etablierten Verfahren basieren auf der nasschemischen Analyse einer Probe, Bohrmehl oder aufgemahlener Segmente eines Bohrkerns. Das Verfahren liefert einen Chloridgehalt je Tiefensegment, was mit einer starken Homogenisierung der Probe einhergeht, wodurch detaillierte Informationen zu Chloridunterschieden im Millimeterbereich verloren gehen. Eine alternative Methode ist die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS), die nicht nur die quantitative ortsaufgelöste Bestimmung des Chloridgehalts im Bezug zur Zementmasse ermöglicht, sondern auch simultan detaillierte Informationen über die Verteilung vieler anderer chemischer Elemente liefert. Die räumliche Auflösung liegt in der Regel im Bereich von einigen Millimetern, kann aber bei Bedarf auf 0,1 mm oder weniger erhöht werden. Das neue Merkblatt B14 „Quantifizierung von Chlorid in Beton mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie (LIBS)“ der Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfungen (DGZfP) regelt und vereinheitlicht erstmals die zuverlässige und reproduzierbare Ermittlung des Chloridgehalts mit LIBS. In diesem Beitrag wird das Merkblatt vorgestellt und anhand praktischer Anwendungsbeispiele das Potenzial von LIBS für Fragestellungen in der Betonerhaltung verdeutlicht. KW - LIBS KW - Chlor KW - Chlorid KW - Beton KW - Bauwerksdiagnostik PY - 2024 DO - https://doi.org/10.1002/best.202400014 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-60005 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pistol, Klaus T1 - Hochtemperaturverhalten neuartiger Betone - Experimentelle Materialuntersuchungen als Grundlage für die Heißbemessung T1 - High temperature behaviour of novel concretes - Experimental material tests as a basis for structural fire design N2 - Die Bemessungsnorm für Stahlbeton- und Spannbetontragwerke DIN EN 1992-1-2 (EC 2-1-2) erlaubt die Anwendung von vereinfachten und allgemeinen Rechenverfahren für den Tragfähigkeitsnachweis im Brandfall (Heißbemessung). Als Grundlage für die Heißbemessung werden für Normalbeton und für Hochfesten Beton temperaturabhängige Spannungs-Dehnungs-Beziehungen angegeben, mit denen der Festigkeits- und Steifigkeitsverlust von Beton bei zunehmender Temperatur berücksichtigt wird. Im vorliegenden Aufsatz wird herausgearbeitet, dass die aktuelle betontechnologische Entwicklung und die damit einhergehende Diversifizierung in der stofflichen Zusammensetzung neuartiger Betone bei der Heißbemessung berücksichtigt werden muss. Die in dem Beitrag zusammengestellten temperaturabhängigen Druckfestigkeiten neuartiger Betone verdeutlichen den Einfluss der stofflichen Zusammensetzung auf das Hochtemperaturverhalten von Beton. KW - Beton KW - Brandschutz KW - Material PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1002/best.201700066 SN - 1437-1006 SN - 0005-9900 VL - 113 IS - 3 SP - 194 EP - 200 PB - Ernst & Sohn Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-44539 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Hothan, Sascha A1 - Pistol, Klaus A1 - Häßler, Dustin T1 - Einfluss der Querdehnungsbehinderung auf das Trag- und Verformungsverhalten von Spannbeton-Hohlplatten im Brandfall T1 - Influence of lateral constraint on the loadbearing and deformation characteristics of hollow core slabs in fire N2 - Spannbeton-Hohlplatten (engl.: Hollow Core Slabs, HC-Platten) werden insbesondere aus wirtschaftlichen Gründen als Deckensysteme im Hochbau eingesetzt. Bei einem 2007 aufgetretenen Brandereignis in einem Parkhaus in Rotterdam kam es zu einer teilweisen Ablösung des unteren Plattenspiegels. Dies hatte eine europaweite Diskussion zur brandschutztechnischen Bewertung dieser Bauart zur Folge. Mittlerweile liegen eine Vielzahl von gutachterlichen Stellungnahmen, Literaturauswertungen und auch jüngeren Forschungsarbeiten zum Feuerwiderstand von Konstruktionen aus Spannbeton-Hohlplatten vor. In den Untersuchungen wurde unter anderem das Tragverhalten von HC-Platten bei starrer Auflagerung, insbesondere hinsichtlich der Querkrafttragfähigkeit, analysiert. Ein weiterer, bei der Prüfung und Bewertung von Spannbeton-Hohlplatten bisher kaum beachteter Aspekt ist die im Brandfall auftretende Behinderung der Querdehnung. In der Praxis kann für HC-Platten eine Querdehnungsbehinderung im Brandfall auftreten, wenn beispielsweise eine sehr steife Begrenzung des brandbeanspruchten Deckenbereichs vorliegt, z. B. durch Treppenhauskerne oder auch durch umgebende Deckenfelder bei lokaler Brandbeanspruchung. Um dieser Fragestellung nachzugehen, wurden an der BAM entsprechende experimentelle und numerische Untersuchungen an Deckenfeldern aus Spannbeton-Hohlplatten mit unterschiedlicher seitlicher Zwängung durchgeführt. Im Beitrag werden die im Realmaßstab durchgeführten Brandversuche ausführlich beschrieben und deren Ergebnisse und daraus abgeleiteten Erkenntnisse vorgestellt. Die an der BAM durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass bei einer Zunahme der seitlichen Zwängung die Horizontalrissbildung in den Plattenstegen zu- und die Längsrissbildung abnimmt. Trotz der ausgeprägten Horizontalrissbildung kam es in den Brandversuchen nicht zu- einer Ablösung des unteren Plattenspiegels. Ebenso zeigte sich kein negativer Einfluss der Horizontalrisse auf das Trag- und Verformungsverhalten der brandbeanspruchten Deckenkonstruktion. Die Ergebnisse aus den Brandversuchen stehen zukünftig zur Validierung numerischer Modelle zur Verfügung. KW - Brandschutz KW - Spannbeton-Hohlplatten KW - Querdehnungsbehinderung KW - Zwängung KW - Beton PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1002/best.201700067 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 113 IS - 3 SP - 174 EP - 183 PB - Ernst & Sohn Verlag CY - Berlin AN - OPUS4-44540 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - SILAMARK – Qualitätssicherung einer Tiefenhydrophobierung vor-Ort N2 - Stahlbetonbauwerke der Verkehrsinfrastruktur sind nutzungsbedingt Expositionen ausgesetzt, die zu Schä-den an der Konstruktion führen können. Dabei ist in erster Linie die Einwirkung von tausalzhaltigen Wässern im Winter zu nennen, die durch den Beton kapillar und über Diffusionsvorgänge aufgenommen werden. Ein Weg, die kapillare Wasseraufnahme zu unterbinden, ist eine Tiefenhydrophobierung der Werkstoffoberflä-chen durch siliziumorganische Verbindungen. Die Wirksamkeit und die Dauerhaftigkeit dieser Tiefenhydro-phobierungen werden im Wesentlichen durch die Eindringtiefe und den Wirkstoffgehalt in der Betonrandzone bestimmt. Diese beiden Parameter gilt es also in der Qualitätssicherung zu überprüfen. Bisherige Verfahren zur Qualitätssicherung einer hydrophobierenden Maßnahme sind mit einer Bohrkernent-nahme verbunden, da die Analysen im Labor durchgeführt werden müssen. Andere Verfahren arbeiten zwar zerstörungsfrei und können am Objekt durchgeführt werden, liefern aber keine Informationen über die Ein-dringtiefe und die Wirkstoffverteilung. Das Fehlen eines geeigneten Qualitätssicherungs-Verfahrens hat eine breite praktische Anwendung der als technisch sehr leistungsfähig geltenden Tiefenhydrophobierungen bisher verhindert. Im Rahmen eines vom BMBF geförderten Forschungsvorhabens wurde ein Verfahren entwickelt mit dem direkt vor Ort das Vorhandensein der Tiefenhydrophobierung nachgewiesen und die Wirkstoffverteilung in der Betonrandzone detektiert werden kann. Da der chemische Kontrast einer Tiefenhydrophobierung zum Beton gering ist mussten „reaktive Marker“ entwickelt werden, die an das eigentliche Hydrophobierungsmittel chemisch gebunden wurden. Mit dem Verfahren der „Laser Induced Breakdown Spetroscopy“ (LIBS) konnte dann die Verteilung des als Marker verwendeten Elementes, und damit der Wirkstoffgehalt in der Betonrand-zone qualitativ und quantitativ bestimmt werden. Das Vorhaben SILAMARK wurde als Verbundprojekt unter Beteiligung der Sto SE & Co. KGaA, der Bundes-anstalt für Materialforschung und –prüfung, der Hochschule Karlsruhe – Technik und Wirtschaft (HsKa), der Aqua Stahl GmbH und der Specht Kalleja + Partner Beratende Ingenieure GmbH realisiert. T2 - Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V. Tag der Forschung CY - Berlin, Germany DA - 13.10.2017 KW - Beton KW - Tiefenhydrophobierung KW - LIBS KW - Dauerhaftigkeit PY - 2017 AN - OPUS4-43196 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - LIBS vom Labor zum Produkt (Laser induced Breakdown spectroscopy) N2 - Präsentation der Entwicklung des mobilen LIBS-Systems T2 - FA ZfP im Bauwesen der DGZfP CY - Berlin, Germany DA - 11.05.2017 KW - LIBS KW - Beton KW - Chlorid KW - Dauerhaftigkeit PY - 2017 AN - OPUS4-43198 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd T1 - Application of laser-induced breakdown spectroscopy 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 (every year nearly 4 billion tons of cement are produced which is largest mass flow generated by mankind). 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 - Optics and photonics international congress - Laser Solutions for Space and the Earth CY - Yokohama, Japan DA - 18.04.2017 KW - LIBS KW - Beton KW - On-site KW - Chloride PY - 2017 AN - OPUS4-43199 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wilsch, Gerd 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 - CONF A1 - Wilsch, Gerd 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 - RPRT A1 - Hothan, Sascha A1 - Mahler-de Silva, Tina A1 - Pistol, Klaus A1 - Häßler, Dustin T1 - Einfluss der Lagerungs- und Randbedingungen auf die Versagensmechanismen von Spannbeton-Hohlplatten im Brandfall N2 - Das Forschungsprojekt fokussiert sich auf die Untersuchung des Einflusses der Querdehnungs-behinderung auf das Trag- und Verformungsverhalten von Spannbeton-Hohlplatten (HC-Platten) im Brandfall. Das Vorhaben wird vom Deutschen Institut für Bautechnik (DIBt) finanziell gefördert und von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) durchgeführt. Der Forschungs¬bericht beinhaltet eine Literaturrecherche, numerische Simulationsberechnungen, realmaßstäbliche Brandversuche an Deckenfeldern aus HC-Platten sowie Materialuntersuchungen für den verwendeten Beton. In numerischen Simulationen wurden sowohl einzelne HC-Platten als auch ganze Deckenfelder unter mechanischer Belastung und Brandbeanspruchung analysiert. Realmaßstäbliche Brandversuche mit Beanspruchung nach Einheits-Temperaturzeitkurve und auflagernaher Einleitung der mechanischen Prüflast (Querkraftbeanspruchung) wurden an insgesamt drei Deckenfeldern durchgeführt. Die Deckenfelder wurden aus 5 m langen HC-Platten zusammengesetzt. In zwei Brandversuchen wurden einachsig gespannte Deckenfelder untersucht. In dem einen Versuch waren die Längsränder frei, in dem anderen an der Querdehnung gehindert. In einem dritten Brandversuch wurde ein zweiachsig gespanntes Deckenfeld mit seitlicher Dehnungsbehinderung untersucht. Um das Verhalten der HC-Platten im Brandversuch quantitativ beschreiben zu können, wurde eine umfangreiche Sensorik zur Erfassung thermischer und mechanischer Kenngrößen eingesetzt. Die Brandversuche haben gezeigt, dass bei einer Zunahme des Grades der seitlichen Dehnungsbehinderung die Horizontalrissbildung in den Plattenstegen zu und die Längsrissbildung abnimmt. Die unterschiedlich starke thermisch bedingte horizontale Verformung der Plattenober- und -unterseite bewirkte am Übergang zur seitlichen Zwängungskonstruktion eine Schub-beanspruchung in Plattenquerrichtung. Die Schubspannung wurde durch Horizontalrissbildung in den Plattenstegen abgebaut. Trotz der ausgeprägten Rissbildung kam es in den Brandversuchen nicht zu einer Ablösung des unteren Plattenspiegels. Ebenso zeigte sich kein negativer Einfluss der Horizontalrisse auf das Trag- und Verformungsverhalten der brandbeanspruchten Decken-konstruktion. Die in den Brandversuchen erfassten thermischen und mechanischen Messwerte sowie die Ergebnisse aus Materialuntersuchungen stehen zukünftig als umfangreiche Datenbasis für die Validierung numerischer Modelle zur Verfügung. KW - Brandversuch KW - Beton KW - Spanbbetonhohlplatten KW - Zwängung PY - 2017 SP - 1 EP - 119 CY - Berlin AN - OPUS4-46703 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -