Das Forschungsziel dieser Bachelor-Thesis ist es, Erkenntnisse zu gewinnen, die dazu beitragen sollen, die Zuverlässigkeit der Qualitätssicherung von Hydrophobierungen zu erhöhen.
Eine zuverlässige Qualitätssicherung erfordert es, reliable Informationen zu allen Aspekten der Hydrophobierung eines Bauwerks zu gewinnen. Zu diesem Zweck können einem Bauwerk Probekörper entnommen und im Labor untersucht werden, zum Beispiel auf die Konzentration ihrer Hydrophobierung. Im Bauwerk kann diese Konzentration abnehmen aufgrund von Umwelteinflüssen oder elementspezifischen Prozessen. Jüngere Überlegungen führten jedoch zu der Hypothese, dass nicht nur Umwelteinflüsse zur Dekonzentration der Hydrophobierung führen können, sondern auch die Verfahren, mit deren Hilfe die Proben einem Bauwerk entnommen werden. Das kann bedeuten, dass diese Art der Qualitätssicherung die Konzentration der Hydrophobierung in einer Probe beeinflusst und somit die präzise Evaluation ihrer Wirksamkeit verhindert.
Diese Vermutung sollte im Verlauf der Forschungen verifiziert werden. Deswegen wurden verschiedene, unterschiedlich hydrophobierte Probekörper hergestellt und ihre Entnahme aus dem Bauwerk mit verschiedenen Verfahren simuliert. Vergleichsmessungen vor und nach der Entnahme sollten ergeben, inwiefern das jeweilige Entnahmeverfahren die Konzentration der Hydrophobierung beeinflusst. Die forschungspraktische Arbeit erfolgte in der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin sowie auf ihrem Freigelände in Horstwalde. Als Messverfahren zur Materialanalyse wurde die Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) verwendet. Ihre Besonderheiten im Vergleich zu anderen Verfahren werden in dieser Bachelor-Thesis explizit dargestellt.
Betonbauwerke können lange halten, je nach Anforderung sind 50 bis 100 Jahre heutzutage normal. Während dieser Zeit sind sie Umweltbedingungen ausgesetzt, welche die Konstruktion langfristig schädigen können und dadurch ihre Standsicherheit und Gebrauchstauglichkeit gefährden. Viele der schädlichen Stoffe und Prozesse sind bekannt und können durch Schutzmaßnahmen begrenzt oder vermieden werden.
Inhaltsverzeichnis
1. Aufgabe
2. Einleitung und Ziel
3. Grundlagen
3.1 Hydrophobierungen
3.2 Oberflächenhydrophobierungen – Zusammensetzung und Wirkung
3.3 Aktuelle Prüfverfahren
3.4 Laser-induced Breakdown Spectroscopy
3.4.1. Funktionsprinzip
3.4.2. Messaufbau (4)
4. Probenvorbereitung
4.1 Hydrophobierungsmittel
4.2 Probekörper
4.2.1 Bohrkerne aus Horstwalde
4.2.2 Beton- und Mörtelprismen
4.2.3 Spritzmörtelproben
4.2.4 Massenhydrophobierung von Mörtelprismen
5. Untersuchung
5.1 Messvorbereitung
5.2 LIBS-Messung
6 Messergebnisse und Auswertung
6.1 Probenübersicht
6.1 Bohrkerne aus Horstwalde
6.2 Referenzproben: Beton- und Mörtelprismen
6.3 Spritzmörtelbohrkerne
6.4 Mörtelprismen – mit Hydrophobierung im Anmachwasser
6.4.1 Oberflächenprofile
6.4.2 Tiefenprofile
6.6 Hydrophobierungsmittel
7 Fehleranalyse
7.1 Grobe Mess-Abweichungen
7.2 Systematische Mess-Abweichungen
7.3 Zufällige Mess-Abweichung
8 Zusammenfassung
9 Schlussfolgerung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, die Zuverlässigkeit der Qualitätssicherung von Hydrophobierungen zu erhöhen, indem untersucht wird, ob die Probenentnahme aus Bauwerken mittels unterschiedlicher Trennverfahren zu einer unbeabsichtigten Dekonzentration des Hydrophobierungsmittels im Probekörper führt.
- Untersuchung der Auswaschungseffekte durch verschiedene Trennverfahren (Nassschneiden, Trockenschneiden, Spalten).
- Einsatz der Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) als Analysemethode zur Materialanalyse.
- Verifizierung der Hypothese zur verfahrensbedingten Beeinflussung der Wirkstoffkonzentration in Proben.
- Vergleich verschiedener Probekörper (Bohrkerne, Beton- und Mörtelprismen) hinsichtlich ihrer Eignung für eine zuverlässige Qualitätssicherung.
- Identifikation von Fehlerquellen bei der LIBS-Messung und Auswertung der Messergebnisse.
Auszug aus dem Buch
3.4.1. Funktionsprinzip
Der fokussiert gepulste Laser strahlt Lichtquanten auf den Probekörper. Übersteigt die Intensität des Lasers einen Grenzwert, verdampft Material an der Oberfläche des Probekörpers und erzeugt ein Plasma. Dieses Plasma dehnt sich aus und erzeugt Schallwellen, die während der Messung durch ein Knacken zu hören sind. Das Plasma erreicht Temperaturen von circa 1.000 Kelvin, wodurch vor allem die äußeren Elektronen in den Atomen angeregt werden und auf ein höheres Energieniveau springen. Zwischen den Laserimpulsen kühlt das Plasma ab und kollabiert. Aufgrund dieser Abkühlung fallen die Elektronen auf ihr ursprüngliches Energieniveau zurück und emittieren dabei Licht. Mithilfe von Glasfaserkabeln wird dieses Licht an ein Spektrometer weitergeleitet und dort mithilfe von Spiegeln und Prismen in seine Wellenlängen zerlegt. Dieses Spektrum wird an eine CCD-Kamera übertragen, welche die Lichtsignale in elektronische Signale umwandelt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Aufgabe: Einleitung in die Problematik, ob Probenentnahmeverfahren wie das Halbieren von Probekörpern zur Dekonzentration von Hydrophobierungsmitteln führen.
2. Einleitung und Ziel: Erläuterung der Bedeutung von Oberflächenschutzsystemen für Betonbauwerke und die Zielsetzung, eine zuverlässige Qualitätssicherung zu etablieren.
3. Grundlagen: Vermittlung theoretischer Kenntnisse über Hydrophobierungen, deren Funktionsweise, aktuelle Prüfverfahren sowie das Messverfahren LIBS.
4. Probenvorbereitung: Beschreibung der verwendeten Hydrophobierungsmittel, Marker sowie der Herstellung und Vorbereitung der unterschiedlichen Probekörpergruppen.
5. Untersuchung: Detaillierte Darstellung des methodischen Vorgehens bei der Messung, der Gerätekonfiguration und der Auswertung mittels Software.
6 Messergebnisse und Auswertung: Präsentation und Analyse der erhobenen Messdaten für die verschiedenen Probenreihen unter Berücksichtigung der angewandten Trennverfahren.
7 Fehleranalyse: Klassifizierung und Diskussion von aufgetretenen groben, systematischen und zufälligen Mess-Abweichungen.
8 Zusammenfassung: Zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse und Erkenntnisse bezüglich der Zuverlässigkeit der untersuchten Messreihen.
9 Schlussfolgerung und Ausblick: Diskussion der Zielerreichung, Validierung der Hypothesen und Empfehlungen für weiterführende Untersuchungen.
Schlüsselwörter
Hydrophobierung, Beton, Qualitätssicherung, LIBS, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Auswaschungsverhalten, Trennverfahren, Silbermarker, Probenvorbereitung, Oberflächenprofil, Tiefenprofil, Messabweichung, Fehlstellen, Kapillarität, Materialanalyse.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Qualitätssicherung von Hydrophobierungen an Betonbauwerken und der Frage, ob Entnahmeverfahren für Probekörper die Messgenauigkeit verfälschen.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die zentralen Themen umfassen die Anwendung von Hydrophobierungsmitteln, die Analyse mittels LIBS und die Untersuchung des Einflusses von Trennverfahren wie Nass- oder Trockenschneiden auf die Wirkstoffkonzentration.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist die Verifizierung der Hypothese, dass die Probenentnahme eine Dekonzentration der Hydrophobierung bewirkt und damit eine präzise Wirksamkeitsprüfung verhindert.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Als zentrales Analyseverfahren wird die Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) verwendet, um die Konzentration markierter Hydrophobierungsmittel in Betonproben zu bestimmen.
Was ist der Inhalt des Hauptteils?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretischen Grundlagen des Oberflächenschutzes, die detaillierte Beschreibung der Probenpräparation, die Durchführung der LIBS-Messungen sowie die anschließende statistische Fehleranalyse.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit ist durch Begriffe wie Hydrophobierung, LIBS, Mess-Abweichung, Probenvorbereitung und quantitative Konzentrationsanalyse gekennzeichnet.
Warum wurde Silber als Markerelement gewählt?
Silber wurde aufgrund seiner hohen Signalstärke im LIBS-Spektrum und ökonomischer Aspekte nach vorangegangenen Vergleichsstudien mit anderen Elementen wie Gold oder Kobalt ausgewählt.
Welches Fazit zieht die Autorin bezüglich des Nassschneidens?
Die Untersuchung bestätigte teilweise, dass das Nassschneiden die größte Auswaschung verursachen kann, wobei die Ergebnisse jedoch durch Faktoren wie Materialsprödigkeit und Temperaturschwankungen beeinflusst wurden.
- Citar trabajo
- Elisabeth Lange (Autor), 2013, Untersuchung des Auswaschungsverhaltens von gemarkerter Hydrophobierung bei Gebäuden mit der Laser-induced Breakdown Spectroscopy, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/368127
