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Electrochemical half-cell potential measurements for the detection of reinforcement corrosion
(2014)
This specification describes the application of electrochemical half‐cell potential measurements (frequently also called potential mapping) for the detection of reinforcement corrosion in reinforced concrete structures. Areas of corroding reinforcement steel can be located in a nondestructive manner by means of this procedure. Half‐cell potential measurements are used in order to detect chloride‐induced corrosion. However, it is not recommended in order to assess the risk of carbonation‐induced corrosion. For this purpose the determination of the carbonation depth and the concrete cover appear to be more appropriate.
The content of this specification exclusively refers to the application of mobile, local variable reference electrodes, which are only placed on the concrete surface while measuring. The technique distinguishes itself thereby from the range of corrosion monitoring systems with stationary installed reference electrodes and sensor systems, respectively, whereby it is possible to continuously track measurements within the area of the installed electrodes. However, these methods are not dealt with in this specification.
Emergency response units increasingly use pressure cylinders made from fibre composites for breathing air as elements of personal protective equipment (PPE). Such applications expose the composite cylinders to harsh temperature and handling conditions. At least in Europe, standards have been used for certifying PPE, which are designed and mandatory for the approval of pressure receptacles for the transport of dangerous goods. Therefore, service conditions specific to PPEs are not accounted for in these standards. In this paper, BAM (Federal Institute for Materials Research and Testing) investigates the residual safety of a composite cylinder design at the end of their designated service life of 15 years. The cylinders (test pressure PH 450 bars; 6.8 Litres) are of one design type with aluminium liner and fully wrapped with carbon fibres, which is commonly considered a “Type III” cylinder. All cylinders were used as PPE by the Berlin fire department and randomly picked in three samples of 25 cylinders each before tested.
At BAM, the cylinder samples underwent hydraulic load cycle tests (LCT), conventional burst tests (BT) and so called slow burst tests (SBT). A concept for quantification of strength degradation already introduced by BAM was applied. This concept is based on a probabilistic assessment of the average strength and scatter of each sample of cylinders. The strength distributions of the used PPEcylinders is shown and analysed. Some unexpected effects are shown and a refinement of the statistical assessment is introduced.
Design of a cementitious coating system for corrosion protection: Phase 1 binder materials selection
(2014)
This paper presents the first results of an ongoing research project on the development of a cementitious thin layer coating system with high resistance against chloride penetration and carbonation. It is intended to display the decision process used for selecting raw materials as well as the conclusions based on test results and theoretical deliberations. In this phase, only the influence of the binder materials was analyzed concerning mechanical properties. The system should enhance the durability of new and old concrete structures exposed to aggressive environments, be based on market available materials and fulfill the requirements of the German guideline for concrete repair (Rili-SIB).
Design of a cementitious coating system for corrosion protection: Phase 1 binder materials selection
(2014)
This paper presents the first results of an ongoing research project on the development of a cementitious thin layer coating system with high resistance against chloride penetration and carbonation. It is intended to display the decision process used for selecting raw materials as well as the conclusions based on test results and theoretical deliberations. In this phase, only the influence of the binder materials was analyzed concerning mechanical properties. The system should enhance the durability of new and old concrete structures exposed to aggressive environments, be based on market available materials and fulfill the requirements of the German guideline for concrete repair (Rili-SIB).
Schlaffe und vorgespannte Bewehrungen in Stahlbetonbauwerken lassen sich in einer Tiefe von etwa 30 – 35 cm gut mit dem Radarverfahren orten. In der Praxis zeigt sich aber häufig, daß der zeitliche Aufwand für eine Radarmessung stark variieren kann. Gründe dafür sind zum einen die Komplexität der Bewehrung im Betonbauteil, zum anderen aber auch die Unsicherheit des Anwenders bei der Durchführung der Radarmessung. Die Frage, ob die Bewehrung schon mit der Messung entlang einer einzelnen Messlinie gefunden werden kann, oder ob eine flächige Messung notwendig ist, kann häufig nicht schnell und einfach beantwortet werden.
Bei flächigen Radarmessungen ist ein wesentlicher Punkt dabei die Frage, wie dicht das Messraster sein soll. In der Praxis stellt sich häufig im Nachhinein heraus, daß ein weniger dichtes Raster mit einem Messlinienabstand von 10 cm oder 20 cm statt eines dichteren Rasters von z. B. 5 cm Messlinienabstand keine merkliche Verschlechterung des Ergebnisses beim Orten der Bewehrung liefert. Der zeitliche Aufwand für eine Radarmessung kann sich deshalb bei einer aufgabenbezogenen Wahl des Messrasters im Vergleich zur ursprünglichen Messung um deutlich mehr als die Hälfte verringern. Seltener tritt in der Praxis der Fall auf, daß ein Messraster zu groß gewählt wurde.
Anhand von Praxisbeispielen werden die Unterschiede von Radarergebnissen bei einer Variation von Messrastern gezeigt. Die Wahl eines aufgabenbezogenen Messrasters wird ebenso wie die Wahl einer geschickten Antennenpolarisation bei der Ortung vorgespannter Bewehrung betrachtet und der Einfluss der Antennenpolarisation auf den Aufwand der Radarmessung diskutiert. Abschließend wird ein kurzer Ausblick gegeben, was für ein Potential dichte Messraster trotzdem in der Forschung haben können.
Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Herstellung von programmierbaren, supramolekularen Multischichten und Komposit-Multischichten auf Gold- und Siliziumoberflächen durch Anwendung eines koordinationschemischen Schicht-auf-Schicht-Selbstorganisationsverfahrens und den damit verbundenen Synthesen, Beschichtungen und Analysen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde zunächst eine Vielzahl von pyridin- und terpyridinterminierten selbstorganisierten Monoschichten (SAM) hergestellt und auf Gold- und Siliziumoberflächen abgeschieden. Die Abscheideprozedur wurde optimiert wobei zur Analytik der Oberflächen Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), winkelabhängiger kantennaher Röntgenabsorptionsfeinstrukturspektroskopie (NEXAFS-Spektroskopie), Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (ToF-SIMS), Transmissions-UV/Vis-Spektroskopie sowie Rasterkraftmikroskopie (AFM) eingesetzt wurde. Es konnte gezeigt werden, dass sich hochgeordnete monomolekulare und gemischte Monoschichten erzeugen lassen. Die terminalen funktionellen Gruppen dieser SAMs konnten als Ligand zur Komplexbildung mit Übergangsmetallionen verwendet werden.
Diese koordinative Haftschicht wurde zur Verknüpfung zunächst von Testliganden und später von terpyridin-terminierten Tetralactam-Makrozyklen (TLM) und darauf basierenden Etherrotaxanen verwendet. Hierbei wurden ebenfalls die Beschichtungsbedingungen optimiert, um einen vollständigen Bedeckungsgrad zu erreichen. Unter Verwendung dieser Bedingungen wurden anschließend Multischichten aus TLMs und Fe(II)-Ionen sowie alternierend Fe(II) und Ni(II) abgeschieden. Die Analyse der hergestellten Multischichten zeigte reproduzierbar ein regelmäßiges, kontrollierbares Wachstum und eine Vorzugsorientierung. Durch den Einsatz von pyridin- und terpyridin-terminierten TLMs mit variierenden Metallionen konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, die Abfolge verschiedener Schichten der Multischicht gezielt festzulegen.
Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden pyridin-terminierte Goldnanopartikel hergestellt und in die Multischichten integriert, um so Komposit-Multischichten herzustellen. Letztlich konnte gezeigt werden, dass die erzeugten Multischichten genutzt werden können, um über nicht-kovalente Wechselwirkungen reversibel Gastmoleküle zu binden und freizusetzten.
We report on calibration standards of nanoparticles meeting the definition of a nanomaterial given by the European Commission (EU 2011) which are relevant for the characterisation methods applied in the NanoDefine project. We found that the Impact of nanoparticles is outstanding in the scientific literature. A number of 270.000 paper titles on nanoparticles are listed in the Web of Science data base. But surprisingly, the availability of suitable certified standard reference materials is scarce. Only a few sources were found. For example, BAM provides the database Nanoscaled Reference Materials at http://www.nano-refmat.bam.de/en/ in cooperation with the ISO/TC 229 Nanotechnologies. In addition, two publications from 2013 on nanoscale reference materials are available. Candidates of nano-(certified) reference materials from other ongoing or just finished FP6 and FP7 nano-metrology projects have been extracted from the Compendium of Projects in the European NanoSafety Cluster (Compendium NSC, 2013). Recommendations for selection of representative test materials and calibration standards for NanoDefine internal tasks, respectively, are also given.
The EU FP7 NanoDefine project was launched in November 2013 and will run until October 2017. The Project is dedicated to support the implementation of the EU Recommendation on the Definition of Nanomaterial
by the provision of the required analytical tools and respective guidance. Main goal is to develop a novel
tiered approach consisting of (i) rapid and cost-efficient screening methods and (ii) confirmatory measurement
methods. The "NanoDefiner" eTool will guide potential end-users, such as concerned industries and regulatory bodies as well as enforcement and contract laboratories, to reliably classify if a material is nano or not. To achieve this objective, a comprehensive inter-laboratory evaluation of the performance of current
characterisation techniques, instruments and software is performed. Instruments, software and methods are
further developed. Their capacity to reliably measure the size of particulates in the size range 1-100 nm and
above (according to the EU definition) is validated. Technical reports on project results are published to
reach out to relevant stakeholders, such as policy makers, regulators, industries and the wider scientific community, to present and discuss our goals and results, to ensure a continuous exchange of views,
needs and experiences obtained from different fields of expertise and application, and to finally integrate the resulting feedback into our ongoing work on the size-related classification of nanomaterials.
The need to improve the sustainability and the need for innovation in the cement industry has brought to light the practice of using additives to the cement in order to decrease CO2 emissions in industrial plants and increase the quality of cement in terms of durability and performance. Currently some additives have been employed as granulated blast furnace slag, limestone and pozzolan. The additives give mortar and concrete larger energy efficiency, gain in durability and resistance, contributing to buildings with slender structures and cheaper and durable maintenance. Besides natural pozzolan can be used artificial ones, as calcined clays, and over a range of amorphous aluminates and silicates waste, with highly reactive function as a binder material in the presence of water and calcium hydroxide. Calcined kaolinite clays were characterized using various techniques such as XRD, thermal analysis, and NMR observing 27Al and 29Si nuclei. The results showed that there is a structural modification of the samples, from crystalline to amorphous phases with the increasing of temperature in the calcination process. There is an improving in the reactivity of calcined clays by the range of 600ºC to 750ºC temperature in the reaction with calcium oxide, according to data from Chapelle test, indicating the possibility of using them as additives for cement and confirming their pozzolanic potential.