Analytische Chemie
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- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (9)
- 1.8 Umweltanalytik (7)
- 7 Bauwerkssicherheit (7)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (7)
Globalisierung und die beschleunigte technologische Entwicklung bringen heute für die Industrieländer Herausforderungen im Hinblick auf Wachstum, Beschäftigung und Strukturwandel mit sich, denen nur mit einer entsprechenden Innovationsdynamik und -dichte begegnet werden kann. Grundvoraussetzung hierfür ist eine leistungsfähige Forschung und Entwicklung ebenso wie Wissens- und Technologietransfer zur Umsetzung von Forschungsergebnissen in marktfähige Produkte und Dienstleistungen. Europa hat sich im Rahmen des Lissabon-Prozesses zum Ziel gesetzt, den Anteil der Forschungsausgaben am Bruttoinlandsprodukt auf 3 % zu steigern. Um die Forschungsinfrastruktur in der Bundesrepublik zu stärken und global wettbewerbsfähig zu bleiben, hat die Bundesregierung mit der Hightech-Strategie einen weiteren wichtigen Schritt zur Förderung des wissenschaftlich-technischen Fortschritts in Deutschland getan.
Forschungsprogramme sind sowohl für Forschungseinrichtungen als auch für Mittelgeber ein wichtiges Instrument für die Darstellung und Steuerung ihrer Aktivitäten. Dies gilt auch für die Bundeseinrichtungen mit Forschungs- und Entwicklungsaufgaben, zu denen die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zählt. Die BAM verfügt über einen klaren gesetzlichen Auftrag für die Sicherheit in Technik und Chemie. Ihre Forschung ist mit der Wahrnehmung öffentlicher Aufgaben verbunden. Das Forschungsprogramm zeigt Perspektiven im Bereich ihres Aufgabenfeldes sowie ihrer damit verbundenen Forschungsaktivitäten transparent und politisch nutzbar auf und dient darüber hinaus der Koordinierung der Ressortforschung. Das Forschungsprogramm der BAM wird alle zwei Jahre aktualisiert. Es gibt einen Überblick über die aktuellen und zukünftigen Forschungsthemen und die hierfür erforderlichen Rahmenbedingungen.
In this book many practical hints are given and analytical problems are discussed by the authors from their own experiences. A critical assessment of the methods is given, which is most important for decision makers to select a good combination of complementary methods to solve practical analytical problems.
Mit einer langfristigen Forschungsstrategie begleiten die für die Sicherheit von Mensch und Umwelt zuständigen Bundesoberbehörden (Umweltbundesamt, Bundesinstitut für Risikobe-wertung, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Bundesanstalt für Materialfor-schung und -prüfung und Physikalisch-Technische Bundesanstalt) die rasch voranschreiten-de Entwicklung neuer Materialien unter den Gesichtspunkten des Arbeits-, Verbraucher- und Umweltschutzes. Die Strategie steht daher in enger Verbindung zu den öffentlichen Förder-programmen für Nanomaterialien und andere innovative Werkstoffe, z. B. des BMBF („Vom Material zur Innovation“) und der EU („Horizon 2020“).
Die Forschungsstrategie baut auf den bisherigen Ergebnissen der 2008 begonnenen und 2013 erstmals bilanzierten gemeinsamen Forschungsstrategie der Bundesoberbehörden „Nanotechnologie - Gesundheits- und Umweltrisiken von Nanomaterialien"1 auf und erweitert den Blickwinkel auch auf andere Materialinnovationen, bei denen vergleichbare Risiken für Mensch und Umwelt bestehen oder abgeklärt werden müssen. Darüber hinaus greift sie die Idee „anwendungssichere chemische Produkte“2 aus der Initiative „Neue Qualität der Arbeit“ (INQA) des Bundesministeriums für Arbeit und Soziales (BMAS) und das Konzept der nach-haltigen Chemie3 auf, das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reak-torsicherheit (BMUB) unterstützt wird. Durch eine anwendungssichere und umweltverträgli-che Gestaltung innovativer Materialien und ihrer Folgeprodukte sollen nicht akzeptable Risi-ken für Mensch und Umwelt von Anfang an weitgehend ausgeschlossen werden. Dies kann erreicht werden durch
1.
die Verwendung sicherer Materialien ohne Gefahreneigenschaften für Mensch und Umwelt (direkte Anwendungssicherheit) oder
2.
eine Produktgestaltung, die über den gesamten Lebenszyklus emissionsarm und umweltverträglich ist (integrierte Anwendungssicherheit) oder
3.
eine Unterstützung des Anwenders (product stewardship) durch den Hersteller bei technischen, organisatorischen und persönlichen Schutzmaßnahmen zur sicheren Verwendung und Entsorgung des Produktes (unterstützte Anwendungssicherheit).
Die Fortschreibung der Forschungsstrategie soll als Bestandteil des Nanoaktionsplans 2020 der Bundesregierung Beiträge der Ressortforschung zu folgenden Schwerpunkten leisten:
•
Charakterisierung und Bewertung der Risiken von Materialinnovationen
•
Unterstützung von Forschungseinrichtungen und Unternehmen
•
Fortschreiben von Rechtsvorschriften und Praxisempfehlungen
1
http://www.baua.de/nn_47716/de/Themen-von-A-Z/Gefahrstoffe/Nanotechnologie/pdf/Forschungsstrategie.pdf
2 http://www.baua.de/de/Themen-von-A-Z/Gefahrstoffe/Nachhaltige-Chemie/Nachhaltige-Chemie.html
3
http://www.umweltbundesamt.de/themen/chemikalien/chemikalien-management/nachhaltige-chemie
2
•
Gesellschaftliche Akzeptanz
Die Forschungsstrategie soll mit Projekten und anderen forschungsnahen Aktivitäten umge-setzt werden. Dies umfasst die eigene Forschung der Häuser, die extramurale Ausschrei-bung und Vergabe von Forschungsdienstleistungen sowie die Beteiligung an vorwiegend öffentlich geförderten Drittmittelprojekten. Hinzu kommen Aktivitäten im Rahmen der Politik-beratung und der hoheitlichen Aufgaben. Mit inter- und transdisziplinären Ansätzen soll die Risiko- und Sicherheitsforschung enger mit der Innovationsforschung und Materialentwick-lung verknüpft werden. Die Forschungsstrategie ist aufgrund der raschen Entwicklungen auf diesem Gebiet für den Zeitraum bis 2020 angelegt. Die Forschungsziele adressieren die in diesem Zeitraum voraussichtlich umsetzbaren Forschungsansätze. Die Forschungsstrategie wird durch einen Arbeitskreis begleitet und spätestens mit Ablauf des Nanoaktionsplans 2020 evaluiert und angepasst.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Methodenentwicklung eines automatischen
Messverfahrens zur akustischen Detektion von Delaminationen in Stahlbeton. Ziel war
das Konstruieren einer Messeinheit, welche mittels eines Zahnrads kontinuierlich auf eine
Stahlbetonoberfläche klopft und den somit einstehenden Körperschall mit einem Richtmikrofon
aufnimmt. Somit können Rückschlüsse über den Zustand des Betons getroffen
werden.
Das Grundkonzept bildet die Frequenzbandanalyse von Audioaufnahmen mittels einer
gefensterten Schnellen Fourier Transformation. Ein auftragen des Frequenzbands über
die gefahrene Strecke bietet die exakte Positionierung einer Fehlstelle. Für die Validierung
der Methodengenauigkeit entstand ein Betonprobekörper mit eingebrachten Fehlstellen,
welche unter mechanischer Anregung durch das Zahnrad ähnlich dumpfe Töne wie eine
reale Delamination erzeugen. Die Ergebnisse der Tonanalyse zeigen eindeutige Frequenzänderungen
beim Übergang von einem intakten zu einen fehlerhaften Bereich.
Im Bauwesen angesiedelt, ist die vorliegende Arbeit besonders für LeserInnen aus dem
Bereich der Zerstörungsfreie Schadensdiagnose interessant.
Design und Aufbau verschiedener Messysteme zur Ermittlung des Feuchtigkeitsprofiles von Estrich
(2016)
Zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts von Fußbodenstrich werden bis zu diesem Zeitpunkt hauptsächlich die Calcium-Carbid Methode (CM) oder das thermogravimetrische Darr-Verfahren angewendet. Für die Anwendung beider Methoden muss der Estrich zerstört werden. Die aus der Messung gewonnenen Messdaten sind jedoch nur einmalig und punktuell. Damit sind diese Verfahren nur bedingt aussagefähig. Des Weiteren variieren die Messdaten von Estrichtyp zu Estrichtyp. Zusammen mit Partnern aus der Forschung und Industrie wird an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) eine Messkampagne durchgeführt, mit dem Ziel, verschiedene Prüfverfahren zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Sensitivität zu untersuchen. Hierfür sind zwei neue Messsysteme entwickelt worden, welche auf der zerstörungsfreien Messung basieren. Dafür werden in den Estrich zum einen Sensoren, welche die relative Luftfeuchte messen und zum anderen eine Multiringelektrode, eingebettet. Die Messungen finden in verschiedenen Estricharten und Materialdicken statt, welche bei Normklima mit einer Temperatur von 23 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % trocknen. Aus den erhaltenen Messdaten kann ein zeitliches und tiefenabhängiges Feuchtigkeitsprofil des Estrichs erstellt werden.
Der BetoScan Light ist eine mobile autonome Messplattform zur automatisierten Ausführung von verschiedenen zerstörungsfreien Messverfahren. Das System besitzt eine kamerabasierte Navigation und ist fähig, anhand eines aufgestellten Schildes, welches als Ziel dient, eine Spur mit möglichst geringer Abweichung von der geraden Luftlinie abzufahren. Dabei wer-den in kurzen Abständen Bilder von einer, auf dem System angebrachten, Kamera aufge-nommen, welche dann einer Kantenanalyse unterzogen werden. Anhand der erkannten Kan-ten, kann ein Schild, welches ein spezielles Muster trägt, vom System geortet werden. Das System verfügt über drei Steuerungsmodi: der direkten Steuerung per Controller, der automa-tisierten Steuerung bei schrittweiser Fahrt, hierbei stoppt das System in bestimmten Abstän-den für eine bestimmte Zeit und die automatisierte Steuerung ohne Stopps. Die abschließen-den Testfahrten wurden mit einer Logitech C270 Webcam durchgeführt. Dabei ergab sich mit der C270 eine maximale Abweichung von 3,8 cm auf 10 Meter Teststrecke. Das System kann als genau und zuverlässig betrachtet werden.
The European Water Framework Directive (WFD) 2000/60/EC specifies a list of 33 priority water pollutants. For these substances, Environmental Quality Standards (EQS), equivalent to the maximum allowable concentrations, had been defined at very low levels.
EQS values refer to the whole water body, i.e. include contaminants which are associated to suspended solids or colloids present in the natural water. For several priority pollutants primary analytical methods capable of measuring the target analytes at EQS level in natural water are still missing. The project has developed and validated such methods for three selected compounds, namely Tributyltin (TBT), Polybrominated Diphenylether (PBDE) and Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH).
Das Projekt befasste sich mit der Suffosion in weitgestuften Erdstoffen. Dabei werden Poren- und Gefügestrukturen visualisiert und parametrisiert.
Bei der Suffosion handelt es sich um eine Form der inneren Erosion bei weitgestuften Erdstoffen, die durch Umlagerung und Abtransport feiner Sedimentteilchen im Porenraum unter dem Einfluss von Wasserströmungen hervorgerufen wird. Die Suffosion kann zu Problemen mit der Stabilität des Korngerüstes von Erdstoffen führen. Relevante Anwendungsgebiete sind z.B. im Verkehrswegebau, Hochwasserschutz und allgemeinen Erdbau zu finden. Im Rahmen des Projektes wurden solche Erosionsprozesse numerisch simuliert, um auf statistischer Grundlage Grenzzustände zu formulieren. Ziel des Projekts war es, die Erosionsprozesse numerisch zu simulieren, um auf statistischer Grundlage Grenzzustände zu formulieren.
The project addresses chemical and topographical metrology at surfaces. The new methodologies of measurements at surfaces will be developed as good practice guides and new work item proposals for industrial ISO standards. The objectives of the Joint research project (JRP) are to provide measurement standards and methods with traceability wherever it is practicable to do so for quantitative surface chemical analysis for industrial applications.