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Paper des Monats
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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.
In this work, thin iron doped tin oxide layers (3–6 nm) were investigated with regard to gas sensitivity by means of surface plasmon resonance (SPR) effect with ellipsometric readout. The experimental set-up was a Kretschmann configuration with gold as metal layer. The sensor system was exposed to different concentrations of methane in the low ppm range and the sensor response of an uncoated gold layer compared to a gold layer coated with iron doped tin oxide. The additional layer effects stability with regard to drift behavior of the sensor and an increase in sensitivity. Furthermore, the sensor is able to detect the toxic gas carbon monoxide in low concentration range (down to 0.5 ppm). The thin layers were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy, secondary electron microscopy and spectroscopic ellipsometry. The possible mechanisms taking place on the surface are discussed.
Today's civil engineering NDT needs are for quantitative, fast to apply and easy to interpret methods. They are required on site both for evaluation of existing structures/infrastructure and for quality control in new construction. With this purpose, BAM has carried out in-situ feasibility studies, using radar, impact-echo and ultrasonic-echo methods. Two examples are given of their combined application on different railway slab–track constructions, using high frequency radar, scanning impact-echo and ultrasonic array methods. The aim was to evaluate limitations and advantages, comparability and complementarity of these methods. The on-site measurements demonstrated the possibility to investigate, with good accuracy via NDT, the bonding conditions between sleepers and slab, to locate voids and measure layer thickness. The acoustic and electromagnetic methods used, were found to be complementary.
Nano-carrier systems such as liposomes have promising biomedical applications. Nevertheless, characterization of these complex samples is a challenging analytical task. In this study a coupled hydrodynamic chromatography-single particle-inductively coupled plasma mass spectrometry (HDC-spICP-MS) approach was validated based on the technical specification (TS) 19590:2017 of the international organization for standardization (ISO). The TS has been adapted to the hyphenated setup. The quality criteria (QC), e.g., linearity of the calibration, transport efficiency, were investigated. Furthermore, a cross calibration of the particle size was performed with values from dynamic light scattering (DLS) and transmission electron microscopy (TEM). Due to an additional Y-piece, an online-calibration routine was implemented. This approach allows the calibration of the ICP-MS during the dead time of the chromatography run, to reduce the required time and enhance the robustness of the results. The optimized method was tested with different gold nanoparticle (Au-NP) mixtures to investigate the characterization properties of HDC separations for samples with increasing complexity. Additionally, the technique was successfully applied to simultaneously determine both the hydrodynamic radius and the Au-NP content in liposomes. With the established hyphenated setup, it was possible to distinguish between different subpopulations with various NP loads and different hydrodynamic diameters inside the liposome carriers.
A broad range of inorganic nanoparticles (NPs) and their dissolved ions possess a possible toxicological risk for human health and the environment. Reliable and robust measurements of dissolution effects may be influenced by the sample matrix, which challenges the analytical method of choice. In this study, CuO NPs were investigated in several dissolution experiments. Two analytical techniques (dynamic light scattering (DLS) and inductively-coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)) were used to characterize NPs (size distribution curves) time-dependently in different complex matrices (e.g., artificial lung lining fluids and cell culture media). The advantages and challenges of each analytical approach are evaluated and discussed. Additionally, a direct-injection single particle (DI sp)ICP-MS technique for assessing the size distribution curve of the dissolved particles was developed and evaluated. The DI technique provides a sensitive response even at low concentrations without any dilution of the complex sample matrix. These experiments were further enhanced with an automated data evaluation procedure to objectively distinguish between ionic and NP events.
With this approach, a fast and reproducible determination of inorganic NPs and ionic backgrounds can be achieved. This study can serve as guidance when choosing the optimal analytical method for NP characterization and for the determination of the origin of an adverse effect in NP toxicity.
Das vorliegende Arbeitspapier stellt den Stand des Wissens und der Forschung zum Einsatz von Sensorik in Straßenbefestigungen zur Erfassung von Eingangsgrößen und Merkmalen für die Substanzbewertung zusammenfassend dar. Unter Sensorik versteht dieses Arbeitspapier ganz allgemein technische Einrichtungen, mit denen man die Werte von physikalischen Größen erfassen und zur Interpretation darstellen kann.