Editorial 4_5, 2010.fm

A1
Bauinstandsetzen
und Baudenkmalpflege
Restoration
of Buildings and Monuments
16. Jahrgang, Heft 4/5, 2010
Vol. 16, No. 4/5, 2010
Contents / Inhalt
L. Czarnecki
Concrete-Polymer Composites (C-PC) – Change per Continuation (CpC)
Beton-Polymer Komposite (C-PC) –Veränderung durch Kontinuität (CpC)
229
D.A. Van Gemert and E. Knapen
Contribution of C-PC to Sustainable Construction and Conservation Procedures
Beitrag des C-PC zu nachhaltigem Bauen und Konservieren
243
D.W. Fowler
Polymer Concrete Overlays: History, Performance and Practice
Deckschichten aus Polymerbeton: Geschichtliches, Eigenschaften und Praxis
253
J. Aguiar and A. Camões
Service Life of Concrete Structures Rehabilitated with Polymers
Lebensdauer von Betonkonstruktionen, die mit Polymeren saniert wurden
261
A. Shirai, Y. Ohama and Y. Kokubun
Effects of Flame Retardants on Fire-protecting Performance of
Polymer-modified Mortars
Wirkung eines Flammen hemmenden Mittels auf den Brandschutz von Polymer
modifizierten Mörteln
273
F. Sandrolini and S. Manzi
Self-compacting High Performance Cement/Polymer Composite Materials
Selbstverdichtende zusammengesetzte Hochleistungswerkstoffe auf der Basis
von Zement und Polymeren
283
L. Courard and A. Garbacz
Surfology: what does it mean for Polymer Concrete Composites?
Oberflächentechnologie: was bedeutet das für Polymer-Beton Komposite?
291
T. Piotrowski, A. Garbacz, A. van der Wielen, L. Courard and F. Nguyen
On the Relation between Bond Quality and Impact-echo Frequency Spectrum
Zur Beziehung zwischen Verbund Qualität und Impact-Echo Frequenzspektrum
303
V. Spaeth, M.P. Delplancke-Ogletree and J.P. Lecomte
Development of Cementitious Materials by Incorporation of WR Powder
Additives: Hydration Process, Development of Microstructure and Durability
Entwicklung Zement gebundener Werkstoffe unter Verwendung von hydrophobierenden
Zusätzen: Hydratisieren, Entwicklung des Mikrogefüges, Beständigkeit
315
A2
M.L. Fariello, L. Incarnato, L. Di Maio and P. Scarfato
Surface Treatment of Concrete with Polymer-organoclay Nanocomposites
Oberflächenbehandlung des Betons mit Polymer-Organoton Komposite
325
F.H. Wittmann, T. Zhao, H. Zhan and P. Zhang
Silicon Resins, Functional Polymers in Concrete to Establish a Reliable Chloride Barrier
Silikonharz, funktionale Polymere in Beton zum Aufbau einer zuverlässigen Chloridschranke
331
D. Garcia, P. Larrinaga, J.T. San-José and L. Garmendia
Confinement of Concrete with Basalt Textile Reinforced Mortar
Ummantelung des Betons mit Basalttextilmatten bewehrtem Mörtel
341
M. Lettieri, M. Frigione, L. Prezzi and L. Mascia
Novel Cold-cured Epoxy-silica Hybrids as Potential Adhesives for
Concrete/Masonry Rehabilitation: Environmental Aging
Neuartige kalt erhärtende Epoxi-Silica Hybridwerkstoffe für die Anwendung beim
Instandsetzen von Beton und Mauerwerk: Alterung in der Umwelt
353
P. Łukowski
Polymer-cement Mortars with Improved Adhesion to Concrete Substrates
Polymer-Zement Mörtel mit verbesserter Haftung auf Betonunterlagen
367
F. Sandrolini, S. Manzi and A. Natali
Cement-polymer Prepreg Carbon Fabrics in Concrete Strengthening
Zement-Polymer Prepreg Kohlenstofffasergewebe für das Verstärken von Betonbauteilen
377
P. Ramge, H.-C. Kühne and B. Meng
Development of a Modular System for the Protection and Repair of Concrete Structures
Entwicklung eines modularen Systems für Schutz und Instandsetzung von Betontragwerken
387
S. Käseberg, K. Holschemacher and E. Thiele
Fiber Bragg Grating Sensor – Application in FRP for Concrete Structures
Faser Bragg Gitter Sensoren – Anwendung in Faserverbundwerkstoffen
401
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 229–242 (2010)
Concrete-Polymer Composites (C-PC) – Change per Continuation (CpC)
L. Czarnecki
Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland
Abstract
The future is difficult to forecast, but forecasting is necessary, as those whose objectives are unclear do not
know how to use the driving force of change for their own development. The problem arises: what does CpC
for C-PC mean – Change per Continuation of Concrete-Polymer Composites? There is expectation that further C-PC development will be oriented on the transformation from C-PC to the S-C-PC, Sustainable Concrete-Polymer Composites. It is rather unlikely that we will see a completely new material in the C-PC
domain. In spite of that, Well Defined Properties C-PC is expected. The family of C-PC came of age, but
they are still very promising materials for new applications. They need theoretical basis to make the
improvements more efficient and reliable. Exploitation of nanosize effects and synergy is an important challenge in the future.
Keywords:
polymer concretes, nanotechnology, sustainable development
Beton-Polymer Komposite (C-PC) – Veränderung durch Kontinuität (CpC)
Zusammenfassung
Es ist schwierig, die Zukunft vorher zu sagen, und dennoch ist Vorhersagen notwendig. All jene, deren Ziele
nicht deutlich sind, verstehen es nicht, die treibende Kraft einer Veränderung für ihre eigenen Entwicklungen
zu gebrauchen. Das folgende Problem stellt sich: was bedeutet CpC für C-PC, nämlich Ändern durch Kontinuität für Beton-Polymer Komposite? Es kann erwartet werden, dass die weitere Entwicklung der C-PC hin
zum Übergang von C-PC zu S-C-PC ausgerichtet sein wird, das heißt hin zu nachhaltigen Beton-Polymer
Kompositen. Es ist ziemlich unwahrscheinlich, dass wir einen vollständig neuen Werkstoff im Bereich der
C-PC finden werden. Dagegen sind C-PC mit wohl definierten Eigenschaften zu erwarten. Die Familie der
C-PC ist gealtert, aber sie sind noch immer viel versprechende Werkstoffe für neue Anwendungen. Eine
solide theoretische Basis muss erarbeitet werden, um wirksamer und zuverlässiger Verbesserungen zu erreichen. Das gezielte Ausnützen der charakteristischen Eigenschaften von Nanopartikeln und Synergien sind
wichtige Herausforderungen in der Zukunft.
Stichwörter: Polymerbeton, Nanotechnologie, Nachhaltige Entwicklung
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229
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 243–252 (2010)
Contribution of C-PC to Sustainable Construction and Conservation
Procedures
D.A. Van Gemert1 and E. Knapen1,2
1
K.U.Leuven, Leuven, Belgium
2
De Nayer University College, Sint-Katelijne-Waver, and K.U.Leuven, Leuven, Belgium
Abstract
Polymer modification of concrete generates an interpenetrating network of polymer and cement hydrates in
which the aggregates are embedded. The synergetic action of polymers and cement concrete offers great
opportunities for performance improvement and for a wide range of new and innovative properties and
applications. Durability is increased to a great extent. Renovation and restoration figure largely in the concept of sustainable construction development. Polymer-modified cement mortars have an excellent adhesion
strength and durability and are therefore widely used as repair materials, enabling conservation of damaged
or obsolete structures, and thus limiting mass, energy and pollutant flows.
Keywords:
sustainability, cement concrete, polymer modification, restoration, repair
Beitrag des C-PC zu nachhaltigem Bauen und Konservieren
Zusammenfassung
Durch Polymer Modifizierung von Zementbeton entsteht beim Erhärten ein interpenetrierendes Netzwerk
von Polymeren und Zementhydraten, das die Zuschläge umhüllt. Die Synergie von Polymeren und Zementbeton bietet interessante Möglichkeiten zur systematischen Verbesserung der zusammengesetzten Werkstoffe.
Daraus ergeben sich eine beachtliche Zahl von neuen Eigenschaften und innovativen Anwendungen. Die
Dauerhaftigkeit kann auf diese Weise erheblich gesteigert werden. Instandsetzen und Restaurierung sind
heute wesentliche Elemente im Konzept für das nachhaltige Bauen. Polymer modifizierte Zementmörtel
besitzen ein exzellentes Adhäsionsvermögen und überragende Dauerhaftigkeit. Aus diesem Grund werden
sie häufig als Werkstoff für das Bauinstandsetzen verwendet. Durch eine nachhaltige Instandsetzung beschädigter oder vernachlässigter Gebäude kann der sonst übliche Massen-, Energie- und Schadstofffluss deutlich
vermindert werden.
Stichwörter: Nachhaltigkeit, Zementbeton, Polymer Modifizierung, Restaurieren, Instandsetzen
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243
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 253–260 (2010)
Polymer Concrete Overlays: History, Performance and Practice
D. W. Fowler
The University of Texas at Austin, Austin, Texas, USA
Abstract
Thin polymer overlays have been successfully used since the 1950s. Overlays applied to bridges that are in
reasonably good condition can have a service life of 25 years. Epoxies, polyester-styrene, and methacrylates
are the most widely used resins. Multiple-layer, premixed and slurry overlays are the most commonly used.
Keywords:
bridge decks, thin polymer overlays, rehabilitation, polymers
Deckschichten aus Polymerbeton: Geschichtliches, Eigenschaften und Praxis
Zusammenfassung
Seit den fünfziger Jahren werden dünne Polymerbeschichtungen erfolgreich eingesetzt. Wenn Deckschichten
auf Brücken aufgebracht werden, die in einem vernünftigen Zustand sind, darf mit einer Lebensdauer von 25
Jahren gerechnet werden. Epoxidharz, Polyesterstyrene und Methacrylate sind die am häufigsten eingesetzten Kunstharze. Mehrfach Beschichtungen, vorgemischte Beschichtungen und Suspensionen werden am häufigsten eingesetzt.
Stichwörter: Brückenplatten, Dünne Polymerbeschichtungen, Instandsetzen
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253
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 261–272 (2010)
Service Life of Concrete Structures Rehabilitated with Polymers
J. Aguiar* and A. Camões
University of Minho, Azurém, Guimarães, Portugal
*Corresponding author, E-mail: [email protected]
Abstract
The service life prediction of concrete rehabilitation works is nowadays more and more significant. The
rehabilitation techniques appeared as a need to solve problems posed by the degradation of concrete structures. Some years ago the rehabilitation techniques were not widespread developed and it was important to
find effective and economic solutions for the problems. Now, there is more preoccupation with the service
life of concrete rehabilitation techniques, like external strengthening with FRP, increase of concrete sections
or reinforcement of cracked sections. The service life increase started with the quality of the concrete rehabilitation works. This includes the quality of the design, the products and the execution. Some standards are
now available and establish specifications for concrete rehabilitation works. This work presents the main
questions related with this subject. The use of polymers in concrete rehabilitation imposes a different analysis related with durability.
Keywords:
service life, concrete, CFRP, epoxy resin, thermal degradation
Lebensdauer von Betonkonstruktionen, die mit Polymeren saniert wurden
Zusammenfassung
Die Vorhersage der Lebensdauer von Betonkonstruktionen gewinnt heute mehr und mehr an Bedeutung. Die
Entwicklung der Sanierungstechnik wurde notwendig, um die Probleme, die durch Schäden an Betonbauwerken entstehen, lösen zu können. Noch vor einigen Jahren war die Sanierungstechnik weder weit verbreitet noch hoch entwickelt. Es war also notwendig, wirksame und wirtschaftliche Lösungen zu finden. Heute
beschäftigt man sich sehr viel mehr mit der Lebensdauer von Maßnahmen zur Betoninstandsetzung. Beispiele dafür sind die externe Verstärkung mit FRP, die Erhöhung der Querschnitte von Betonbauteilen oder
die Bewehrung von gerissenen Bauteilen. Mit zunehmender Qualität der Instandsetzungen erhöhte sich
deren Lebensdauer. Dies kann aber nur erreicht werden, wenn gleichzeitig die Qualität der Planung, der eingesetzten Werkstoffe und der Verarbeitung erhöht wird. Inzwischen entstanden auch einige Richtlinien und
Normen für das Instandsetzen von Betonkonstruktionen. In diesem Beitrag werden die wichtigsten Fragen zu
diesem Thema behandelt. Die Verwendung von Polymeren in der Betonsanierung macht eine unterschiedliche Analyse bezüglich der Lebensdauer erforderlich.
Stichwörter: Lebensdauer, Beton, CFRP, Epoxydharz
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261
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 273–282 (2010)
Effects of Flame Retardants on Fire-protecting Performance of Polymermodified Mortars
A. Shirai1*, Y. Ohama2 and Y. Kokubun3
1
Tokyo Kasei Gakuin University, Machida, Japan
2
Professor Emeritus, Nihon University, Tokyo, Japan
3
ABC Research Laboratory for Building Materials Co., Ltd., Kawagoe, Japan
*Corresponding
author, E-mail: [email protected]
Abstract
This paper deals with an improvement in the fire-protecting performance of polymer-modified mortars by
use of magnesium hydroxide [Mg(OH)2], aluminum hydroxide [Al(OH)3] and nitrite-type hydrocalumite
[Calumite] as flame retardants. Polymer-modified mortars using a styrene-butadiene rubber (SBR) latex,
poly(ethylene-vinyl acetate) (EVA) and polyacrylic ester (PAE) emulsions as polymeric admixtures with the
flame retardants are prepared with various polymer-binder ratios and a flame retardant content of 10 %, and
tested for fire-protecting performance in accordance with ISO 5660-1:2002. As a result, regardless of the
polymer-binder ratio, the fire-protecting performance of the respective polymer-modified mortars can be
improved by the choice of the appropriate flame retardants as follows: Calumite for SBR-modified mortars,
Mg(OH)2 for EVA-modified mortars, and Mg(OH)2, Al(OH)3 and Calumite for PAE-modified mortars.
Keywords:
polymer-modified mortars, flame retardants, cone calorimeter
Wirkung eines Flammen hemmenden Mittels auf den Brandschutz von Polymer
modifizierten Mörteln
Zusammenfassung
Dieser Beitrag behandelt die Verbesserung des Brandschutzes von Polymer modifizierten Mörteln durch die
Verwendung von Magnesium Hydroxide [Mg(OH)2], Aluminium Hydroxide [Al(OH)3] und Hydrocalumite
[Calumite] für den Brandschutz. Polymer modifizierte Mörtel wurden hergestellt mit Styren-butadien
Gummi (SBR), Polyethylen Vinylacetet (EVA) und Polyacrylatester (PAE) als Brandschutzmittel. Unterschiedliche Polymer-Bindemittel Verhältnisse wurden gewählt und der Gehalt an Brandschutzmittel lag bei
10 %. Die Versuche wurden nach ISO 5660-1:2002 durchgeführt. Unabhängig vom Polymer-Bindemittel
Verhältnis kann der Brandschutz der unterschiedlichen Mörtel mit der Wahl eines geeigneten Brandschutzmittels signifikant verbessert werden. Besonders gut schnitten die folgenden Kombinationen ab: Calumite in
SBR modifizierten Mörteln, Aluminium Hydroxide in EVA modifizierten Mörteln sowie Mg(OH)2, Al(OH)3
und Calumite in PAE modifizierten Mörteln.
Stichwörter: Polymer modifizierte Mörtel, Brandschutz, Conus Kalorimeter
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273
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 283–290 (2010)
Self-compacting High Performance Cement/Polymer Composite Materials
F. Sandrolini and S. Manzi*
Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e dei Materiali, Facoltà di Ingegneria, Università di Bologna,
Bologna, Italy
*Corresponding author; E-mail: [email protected]
Abstract
The possibility of using a strengthening resin with self-compacting properties in cement composite materials
is here investigated. Self-compacting cement/polymer conglomerate are therefore designed and prepared in
order to achieve both fresh state self-compacting properties and strength improvement in the hardened state,
without the addition of usual viscosity modifying agent (VMA). Moreover, strengthening resins enhance
mortar quality.
The effects of mix design on the physical and mechanical properties of the final composite materials are investigated and discussed. The results are then compared with those of reference self-compacting samples prepared with usual VMA. The results show that outstanding increase of the physical and mechanical properties
of the cured composite material can be achieved by proper mixes design.
Keywords:
cement composite materials, strengthening resin, mix design, self-compacting properties, mechanical properties
Selbstverdichtende zusammengesetzte Hochleistungswerkstoffe auf der Basis von
Zement und Polymeren
Zusammenfassung
In diesem Beitrag wird die Möglichkeit untersucht, die Festigkeit eines selbstverdichtenden Zement gebundenen zusammengesetzten Werkstoffs mit Hilfe von Kunstharz zu erhöhen. Hierzu wurden unterschiedliche
selbstverdichtende Beton-Polymer Verbundwerkstoffe entworfen und hergestellt. Im frischen Zustand sollte
eine selbstverdichtende Mischung und im erhärteten Zustand sollte erhöhte Festigkeit erreicht werden. Auf
die Verwendung von Mitteln zur Änderung der Viskosität (VMA) sollte verzichtet werden. Die Festigkeit
sollte durch ein entsprechendes Kunstharz erhöht werden.
Die Auswirkungen der gewählten Zusammensetzung auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der erhärteten Verbundwerkstoffe wurden untersucht und sollen hier diskutiert werden. Die Ergebnisse
werden dann mit den Eigenschaften selbst-verdichtender Referenzproben verglichen, die mit üblichen VMA
Zusatzmitteln hergestellt wurden. Die bislang erzielten Ergebnisse zeigen, dass durch geeignete Mischungen
signifikante Steigerungen der physikalischen und mechanischen Eigenschaften der ausgehärteten Verbundwerkstoffe erreicht werden können.
Stichwörter: Zement gebundene Verbundwerkstoffe, Kunstharz, Mischungsentwurf, Selbstverdichtender Beton
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283
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 291–302 (2010)
Surfology: what does it mean for Polymer Concrete Composites?
L. Courard1 and A. Garbacz2
1
University of Liège, ArGEnCo Department, GeMMe Building Materials, Belgium
2 Warsaw University of Technology, Institute of Technology and Organization of Building
Technology, Poland
Abstract
Surfology is a scientific concept including all surface properties of materials and its influence on adhesion.
The study of adhesion of polymer concrete composites is on the border - interface - between materials science and engineering. Interface quality is clearly influenced by surface properties of materials. Quality is
uneasy to define but, at the level of interface, it could integrate all what favours the contact between concrete
and polymers, like shrinkage, rigidity, surface roughness, wettability, viscosity…etc. Surfology contributes
to understand what will make the contact effective or not, and what will allow interactions of variable intensities between the materials. Different scales of observation – micro to macro - are needed to exactly represent what happens when materials are put into contact.
The objective of the paper is to analyse the effect of surface parameters (surfology) on polymer concrete composites. Influence of water content, roughness and type of material will be taken into account as factors influencing wettability and thermodynamic properties of surface. Viscosity and shear level of resinous materials
will be considered in the same way. Engineering point of view will be taken into account through adhesion
evaluation and correlated to surface material properties.
Keywords:
concrete, compatibility, repair, polymer cement composites
Oberflächentechnologie: was bedeutet das für Polymer-Beton Komposite?
Zusammenfassung
Der Begriff Surfology kennzeichnet ein wissenschaftliches Konzept, das alle Material relevanten Oberflächeneigenschaften und deren Auswirkungen auf die Adhäsion umfasst. Die Untersuchungen in Richtung der Adhäsion von Polymer-Beton Verbundwerkstoffen liegen im Grenzbereich zwischen Werkstoff- und Ingenieurwissenschaft.
Die Qualität ist nicht einfach zu definieren, aber auf der Ebene der Grenzflächen kann sie alle Elemente, die
den Kontakt zwischen Beton und Polymeren ermöglichen, integrieren, z.B. Schwinden, Festigkeit, Rauhigkeit
der Oberfläche, Benetzbarkeit, Viskosität usw. Mit Hilfe der Surfology kann man nachvollziehen, wie der
Kontakt zwischen Beton und Polymeren effektiver gesteuert werden kann.
Unterschiedliche Betrachtungsrahmen, vom Mikro- bis zum Makro Maßstab, erscheinen notwendig, um das
Zusammenwirken zwischen den unterschiedlichen Materialien untersuchen zu können.
Forschungsziel dieses Papers ist die Analyse der Auswirkungen von Oberflächenparametern (Surfology) auf
die Eigenschaften von Bestandteilen des Polymerbetons. Der Einfluss von Wassergehalt, Rauhigkeit und
Natur des Materials auf Benetzbarkeit und thermodynamische Eigenschaften der Oberfläche werden untersucht. Die Viskosität und das Niveau der Schubspannung von harzhaltigen Materialen werden auf gleiche
Art und Weise betrachtet. Darüber hinaus findet die Evaluierung der Adhäsion, welche mit Oberflächeneigenschaften des Materials korreliert wird, statt.
Stichwörter: Beton, Kompatibilität, Instandsetzen, Polymer-Zement Komposite
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291
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 303–314 (2010)
On the Relation between Bond Quality and Impact-echo Frequency
Spectrum
T. Piotrowski1*, A. Garbacz1, A. van der Wielen2, L. Courard2 and F. Nguyen2
1
Warsaw University of Technology,Warsaw, Poland
2
University of Liège, Liège, Belgium
*Corresponding author; E-mail: [email protected]
Abstract
According to EN 1504-10 and ACI Concrete Repair Manual, bond strength and interface quality are the
main features of repair system necessary to be assessed. Pull-off test is most commonly used for bond
strength evaluation but growing interest in nondestructive techniques (NDT) is recently noted. Impact-echo
(IE) is treated as the most promising one for this purpose. The aim of this paper is to analyze an effect of
bond quality on stress wave propagation in repair systems. A group of samples has been prepared in order to
obtain repair systems of different bond quality. Prior to repair, quality of concrete substrates has been characterized using different techniques: compressive strength, superficial cohesion, surface roughness index and
cracking quantification. Than a polymer-modified repair mortar has been applied. After hardening, IE signals have been recorded and pull-off bond strength determined. The relationships between parameters characterizing surface quality, bond strength, IE frequency spectrum and results of wavelet analysis of IE signal
have been analyzed.
Keywords:
concrete repair systems, bond quality, pull-off test, impact-echo, wavelet analysis
Zur Beziehung zwischen Verbund Qualität und Impact-Echo Frequenzspektrum
Zusammenfassung
Laut EN 1504-10 und ACI Concrete Repair Manual, sind Haftfestigkeit und Qualität der Grenzfläche die
wichtigsten Merkmale für die Beurteilung von Reparatursystemen. Der „Pull-off Test“ wird am häufigsten
für die Bewertung der Haftzugfestigkeit verwendet. Daneben besteht aber auch ein wachsendes Interesse in
den zerstörungsfreien Techniken (NDT). Das Impact-Echo Verfahren (IE) wird als das vielversprechendste
für diesen Zweck angesehen. Ziel dieses Beitrages ist es, den Einfluss der Verbundqualität auf die Ausbreitung von Stresswellen zu analysieren. Proben wurden so vorbereitet, um Reparatursysteme mit unterschiedlicher Qualität des Verbundes zu erhalten. Vor der Reparatur wurde die Qualität des Betonuntergrundes mit
Hilfe von unterschiedlichen Techniken charakterisiert: Druckfestigkeit, Kohäsion der Oberfläche, Oberflächenrauigkeit und Quantifizierung des Rissbildes. Dann wurde ein Polymer modifizierter Reparaturmörtel
aufgebracht. Nach dem Aushärten wurden IE-Signale aufgenommen und die Pull-Off Haftfestigkeit wurde
bestimmt. Der Zusammenhang zwischen den charakterisierenden Parametern der Oberflächenqualität, der
Haftfestigkeit, des IE Frequenzspektrums und der Ergebnisse der Wavelet-Analyse des IE-Signals wurde
analysiert.
Stichwörter: Betoninstandsetzen, Haftzugfestigkeit, Pull-off Test, Impact-Echo, Wavelet-Analyse
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Inhaltsverzeichnis 303
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 315–324 (2010)
Development of Cementitious Materials by Incorporation of WR Powder
Additives: Hydration Process, Development of Microstructure and Durability
V. Spaeth1, M.P. Delplancke-Ogletree1 and J.P. Lecomte2
1Université libre de Bruxelles, Chemicals and Materials Department, Faculty of Applied Sciences, Brussels,
Belgium
2Dow Corning S.A, Seneffe, Belgium
Abstract
Protection of cement-based materials means above all, moisture protection because water is primarily
responsible for inducing damaging physical and chemical processes in building materials. In all cases, water
repellents are applied either directly during the construction or insulation process; or as a post-treatment of
the exposed surfaces in order to protect the buildings from further decay. A new way is to develop a bulk
treatment for cement-based materials which should provide a long term protection without modifying the
mechanical properties of the cementitious materials. A fundamental study was initiated to investigate the
influence of the incorporation of two active silicon-based agents (already used as post-building treatments)
on the hydration processes of Portland cements and to understand the involved mechanisms of interaction.
The aim is to determine the best conditions for an efficient and sustainable treatment preserving the mechanical properties of the cement materials.
Keywords:
reactivity, microstructure, water repellent, bulk treatment, cementitious materials
Entwicklung Zement gebundener Werkstoffe unter Verwendung von hydrophobierenden Zusätzen: Hydratisieren, Entwicklung des Mikrogefüges, Beständigkeit
Zusammenfassung
Der Schutz von zementgebundenen Baumaterialien bedeutet vor allem Schutz gegen Feuchtigkeit, denn Wasser ist in erster Linie der Auslöser für die schädigenden, physikalischen und chemischen Prozesse in den
Baustoffen. In allen Fällen werden die wasserabweisenden Substanzen entweder direkt beim Bau oder beim
Anbringen der Dämmung appliziert. Weiterhin kann mit einer Nachbehandlung der freiliegenden Flächen
das Gebäude vor weiterem Verfall geschützt werden. Ein neuer Weg für einen langfristigen Schutz ohne
Änderung der mechanischen Eigenschaften von zementgebundenen Baustoffen ist die Massen-Hydrophobierung. Grundlegende Untersuchungen wurden initiiert, um den Einfluss von zwei aktiven silizium-basierten
Reagentien (werden bereits zur Nachbehandlung von Gebäuden verwendet) auf den Hydratationsprozess
und die beteiligten Mechanismen von Portlandzement zu erforschen. Ziel ist es, die besten Bedingungen für
eine effiziente und dauerhafte Behandlung von zementgebundenen Baustoffen zu schaffen und gleichzeitig
den Erhalt der mechanischen Eigenschaften der Baustoffe sicherzustellen.
Stichwörter: Reaktivität, Mikrogefüge, Hydrophobieren, Zement gebundene Werkstoffe
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315
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 325–330 (2010)
Surface Treatment of Concrete with Polymer-organoclay Nanocomposites
M.L. Fariello1,2, L. Incarnato1,2, L. Di Maio1,2 and P. Scarfato1,2,
1
University of Salerno, Department of Chemical and Food Engineering, Fisciano (SA), Italy
2Research Centre NANO_MATES, University of Salerno, Fisciano (SA), Italy
Abstract
In this paper the performances of polymeric nanocomposite resins for concrete protection were assessed.
Two commercial products, a coating and a pore liner, were used as matrices for nanocomposite preparation
with an organically modified layered montmorillonite. The protective properties of these treatments were
evaluated through physical investigations (permeability to water vapor, salt crystallization cycles and contact
angle) and aesthetic observations (colorimetric measurements). The results were related to the nanoparticle
content which ranged from 2 to 6 weight percent. The study pointed out that the addition of nanoparticles has
sensibly improved barrier properties to water vapour and the sulphates attack resistance.
Keywords:
surface treatment, coating, impregnation, nanocomposites
Oberflächenbehandlung des Betons mit Polymer-Organoton Komposite
Zusammenfassung
In diesem Artikel werden die Eigenschaften von Kunstharzen, die mit Nanopartikeln gefüllt wurden, mit
Blick auf deren Verwendung als Schutzschicht für Beton beschrieben. Zwei kommerzielle Produkte, eine
Oberflächenbeschichtung und ein Imprägniermittel (pore liner) wurden als Matrix ausgesucht und mit organisch modifizierten geschichtetem Montmorillonit (2 - 6 wt %) gefüllt. Die schützenden Eigenschaften der
hergestellten Nanokomposite wurden über die physikalische Bestimmung der Wasserdampfdurchlässigkeit,
des Salzkristallisatonsversuches und des Kontaktwinkels gemessen. Zusätzlich wurden kolorimetrische Messungen durchgeführt, um die Änderung der ästhetischen Wirkung einer Betonoberfläche zu bestimmen. Das
wichtigste Ergebnis unserer Messungen ist die Tatsache, dass die Schutzwirkung der untersuchten Beschichtungen hinsichtlich der Wasserdampfpermeabilität des Betons durch Zugabe von Nanoteilchen deutlich verbessert werden konnte. Außerdem konnte der Widerstand gegen Sulfatangriff stark erhöht werden.
Stichwörter: Oberflächenbehandlung, Beschichtung, Imprägnieren; Nanokomposite
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325
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 331–340 (2010)
Silicon Resins, Functional Polymers in Concrete to Establish a Reliable
Chloride Barrier
F. H. Wittmann1, 2, T. Zhao2, H. Zhan2 and P. Zhang2
1
Aedificat Institute Freiburg (AIF), Germany
2
Qingdao Technological University, Centre for Durability and Sustainability Studies, Qingdao, China
Abstract
Polymers are applied in concrete technology for a multitude of different purposes and aims. A brief overview
on typical applications is presented. In most cases polymers are added in order to improve properties of concrete such as compressive and tensile strength, ductility, adhesion, abrasion, and impact resistance or to
reduce porosity, permeability and water absorption by sealing the surface. In this contribution silicon resins
will be considered as an example of functional polymers in concrete. The wetting angle of the pore walls in
cement-based materials can be increased by a silicon resin network fixed on the surface of the hydration
products to such an extent that capillary suction is practically prevented. It will be shown that in this way the
uptake of water and aggressive chemical compounds dissolved in water can be significantly reduced. Service
life of reinforced concrete structures situated in aggressive environment can be significantly extended by
water repellent treatment.
Keywords:
silicon resin, capillary suction, service life, water repellent treatment
Silikonharz, funktionale Polymere in Beton zum Aufbau einer zuverlässigen Chloridschranke
Zusammenfassung
Polymere werden in der Betontechnologie seit langem für viele ganz unterschiedliche Zwecke eingesetzt. Ein
kurzer Überblick über typische Anwendungen wird in diesem Beitrag gegeben. In den meisten Fällen werden
Polymere zugesetzt, um spezielle Eigenschaften des Betons wie etwa die Druck- und Zugfestigkeit, die Zähigkeit, die Haftfestigkeit, und die Schlagfestigkeit zu verbessern oder aber um die Porosität, die Permeabilität
und die Wasseraufnahme durch Beschichten zu verringern. In diesem Beitrag werden Silikonharze als ein
Beispiel für den erfolgreichen Einsatz von funktionalen Polymeren betrachtet. Der Benetzungswinkel der
Porenwände in Zement gebundenen Werkstoffen kann durch ein Netz aus Silikonharz, das auf der Oberfläche
der Hydratationsprodukte haftet so stark erhöht werden, dass kapillares Saugen praktisch unterbunden wird.
Dieses Netz kann durch Hydrophobieren erzeugt werden. Es wird gezeigt, dass die Aufnahme von Wasser
und in Wasser gelösten Ionen dadurch signifikant reduziert werden kann. Die Nutzungsdauer von Stahlbetontragwerken in aggressiver Umgebung kann durch Hydrophobieren wesentlich verlängert werden.
Stichwörter: Silikonharz, Kapillares Saugen, Nutzungsdauer, Hydrophobieren
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331
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 341–352 (2010)
Confinement of Concrete with Basalt Textile Reinforced Mortar
D. García*, P. Larrinaga, J.T. San-José and L. Garmendia
LABEIN-Tecnalia, Bilbao, Spain
*Corresponding author; E-mail: [email protected]
Abstract
The lack of knowledge and specific regulations during the first half of 20th century led to a generation of
concrete structures which do not suit with current standards. Moreover, the use of locally available and,
sometimes, inappropriate materials, contributed to decrease the quality and the mechanical characteristics of
concrete. Hence, several structures need to be strengthened. The aim of this study is to check the behaviour
of a new structural material, named textile-reinforced mortar (TRM), used in jacketing technique in order to
improve the performance of concretes with limited resistance capacity. Tests were carried out on basalt fabrics and TRM under tension forces and low strength (mud slab) concrete cylindrical specimens. Thirty samples were made using combinations of two mortars for the matrix with different number of plies. Therefore,
it can be concluded that TRM is a promising solution in confinement to improve the structural performance
of ancient concrete structures.
Keywords:
basalt fabrics, textile reinforced mortar, jacketing technique
Ummantelung des Betons mit Basalttextilmatten bewehrtem Mörtel
Zusammenfassung
Fehlendes Wissen und fehlende spezifische Verordnungen führten in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts
zu einer Generation von Betonkonstruktionen, die die Erfordernisse neuer Normen nicht mehr erfüllen. Darüber hinaus trugen die Verwendung lokaler und manchmal ungeeigneter Baustoffe zu einer Minderung der
Qualität des Betons im Allgemeinen und der mechanischen Eigenschaften im Besonderen bei. Aus diesem
Grund müssen zahlreiche Gebäude heute verstärkt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Eigenschaften eines neuen Werkstoffes, der Textil bewehrter Mörtel heißt, zu testen, wenn er bei einer Ummantelung zur Ertüchtigung eines Betonbauteiles mit begrenzter Tragfähigkeit eingesetzt wird. Versuche wurden
an Basaltgewebe und mit TRM unter Zugspannung und an Betonzylindern, die aus Beton mit niedriger
Festigkeit hergestellt waren, durchgeführt. Insgesamt wurden 30 Proben hergestellt. Dabei wurden zwei
Mörtel als Matrix mit unterschiedlichen Lagen kombiniert. Es kann gefolgert werden, dass die Verwendung
von TRM ein viel versprechendes Verfahren der Ummantelung ist, um dadurch die Tragfähigkeit alter Betontragwerke zu erhöhen.
Stichwörter: Basaltgewebe, Textilmörtel, Ummantelung
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341
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 353–366 (2010)
Novel Cold-cured Epoxy-silica Hybrids as Potential Adhesives for Concrete/Masonry Rehabilitation: Environmental Aging
M. Lettieri1, M. Frigione2*, L. Prezzi3 and L. Mascia4
1
Institute for Archaeological and Monumental Heritage, C.N.R. – IBAM, Lecce,
2
Department of Engineering for Innovation, University of Salento, Lecce, Italy
3
SAFE Marine Nanotechnologies, Ferentino (FR), Italy
4 Department of Materials, Loughborough University, U.K
Italy
*Corresponding author; E-mail: [email protected]
Abstract
The effects of environmental aging at various levels of humidity were studied on the experimental formulations of epoxy-silica hybrids, specifically designed for curing at ambient temperature to be employed as
adhesives for concrete and/or masonry structures. The addition of small amounts of ammonium molybdate to
the amine hardener was investigated using thick section specimens (4.5 mm thick) capable of retaining substantial amounts of ethanol either originally added to the resin mixture or subsequently formed by the sol-gel
hydrolysis and condensation reactions. The changes taking place during aging were evaluated in terms of
variations in glass transition temperature (Tg), water absorption and mechanical properties. It has been
found that during environmental aging in moist atmosphere the siloxane domains of the epoxy-silica hybrids
undergo additional sol-gel reactions, which bring about a further increase in Tg and substantial increases in
Young’s modulus (Eflex) and flexural strength (σmax flex). The observed effects were found to be enhanced by
the addition of small amounts of ammonium molybdate to the formulation. Furthermore, the moisture in the
atmosphere was found to assist the extraction of the residual ethanol in the specimens.
Keywords:
cold curing, epoxy-silica hybrids, water absorption
Neuartige kalt erhärtende Epoxi-Silica Hybridwerkstoffe für die Anwendung beim
Instandsetzen von Beton und Mauerwerk: Alterung in der Umwelt
Zusammenfassung
Der Einfluss des Alterns in natürlicher Umgebung und bei unterschiedlichem Feuchtigkeitsniveau wurde an
Laborformulierungen von Epoxi-Silica Hybridwerkstoffen untersucht. Die Werkstoffe wurden speziell entworfen für das Aushärten bei Zimmertemperatur und die Anwendung beim Instandsetzen von Beton und Mauerwerk. Die Zugabe kleiner Mengen von Amoniummolybdat zum Aminohärter wurde an dicken Schichten (Dicke
= 4.5 mm) untersucht. Diese Schichten konnten eine erhebliche Menge Äthanol zurück halten, der entweder
ursprünglich zur Harzmischung zugefügt wurde oder aber durch Sol-Gel Hydrolyse oder Kondensationsreaktionen entstand. Die Änderungen, die während des Alterns stattfanden, wurden über die Veränderung der Glasübergangstemperatur (Tg), die Wasserabsorption und die mechanischen Eigenschaften bestimmt. Es konnte
beobachtet werden, dass während des Alterns in feuchter Umgebung in den Siloxanbereichen der Epoxi-Silika
Hybridwerkstoffe zusätzliche Sol-Gel Reaktionen ablaufen, die dazu beitragen, dass die Glasübergangstemperatur und der Elastizitätsmodul sowie die Biegezugfestigkeit wesentlich ansteigen. Die beobachteten Effekte
wurden noch verstärkt durch Zugabe von kleinen Mengen von Amoniummolybdat. Außerdem hat die Feuchtigkeit in der umgebenden Atmosphäre zum Austreiben des verbliebenen Ethanols aus den Proben beigetragen.
Stichwörter: Kalthärtung, Epoxi-Silika Hybridwerkstoffe, Wasserabsorption
353
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Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 367–376 (2010)
Polymer-cement Mortars with Improved Adhesion to Concrete
Substrates
P. Łukowski
Warsaw University of Technology, Faculty of Civil Engineering, Warsaw, Poland
Abstract
The paper deals with polymer-cement composites (PCC) with improved adhesion to the concrete substrates.
The influence of polymers on the microstructure of the composite is discussed. On the base of the selection
tests, the polyacrylic ester (PAE) dispersion was chosen as the most promising polymer modifier. The experiment was carried out using the statistical design of experiment. Material model of the polymer-cement mortar was developed and material optimisation was performed using overall desirability concept. PAE-modified mortar of the optimised composition has excellent bond strength to the concrete substrate and very good
values of other important properties. The statistical analysis of the model makes possible to evaluate the synergic effects and the significance of the particular components of the mixed binder for the bond strength.
Some general conclusions about the future needs in this research field are also formulated.
Keywords:
bond strength, material model, polyacrylic ester dispersion, polymer-cement mortars
Polymer-Zement Mörtel mit verbesserter Haftung auf Betonunterlagen
Zusammenfassung
Dieser Beitrag behandelt Polymer-Zement gebundene Werkstoffe (PCC) mit verbesserter Haftung auf einem
Betonuntergrund. Der Einfluss von Polymeren auf das Mikrogefüge der zusammengesetzten Werkstoffe wird
diskutiert. Auf der Basis eines Auswahlverfahrens wurde eine Polyacrylester (PAE) Dispersion als viel versprechender Polymermodifizierer gewählt. Die Versuche wurden unter Verwendung einer statistischen Versuchsplanung durchgeführt. Ein Modell für den Polymer-Zement Mörtel wurde entwickelt und die Eigenschaften des Werkstoffs wurden mit Hilfe eines Konzeptes der globalen Wünschbarkeit optimiert. Der PAE
modifizierte Mörtel mit der optimierten Zusammensetzung hat ausgezeichnete Haftfestigkeit auf dem Betonuntergrund und auch sonst sehr gute Eigenschaften. Die statistische Analyse des Models ermöglicht es, synergetische Effekte und die Bedeutung der einzelnen Komponenten des gemischten Bindemittels für die Haftfestigkeit zu bestimmen. Einige allgemeine Folgerungen bezüglich zukünftiger Aufgaben in diesem Forschungsgebiet werden formuliert.
Stichwörter: Haftfestigkeit, Werkstoffmodell, Polyacrylatester Dispersion, Polymer-Zement Mörtel
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367
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 377–386 (2010)
Cement-polymer Prepreg Carbon Fabrics in Concrete Strengthening
F. Sandrolini, S. Manzi* and A. Natali
Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e dei Materiali, Facoltà di Ingegneria, Università di Bologna,
Bologna, Italy
*Corresponding author; E-mail: [email protected]
Abstract
Fiber reinforced polymers (FRP) have been successfully used in rehabilitation of aged concrete structures,
but still little research have been undertaken to develop compatible, durable and cost-saving technologies for
structural conservation of monumental buildings.
A preliminary study on the use of fiber reinforced cement-polymer matrix composites using prepreg technology is here presented. An experimental program has been therefore developed to define a new waterborne
polymer-added cement matrix in order to cast pre-impregnated carbon fiber fabrics.
Several variables, including different types of water-redispersible polymers, polymer/cement content ratios
and application procedures have been investigated to obtain pre-impregnated fiber mat to be used on site. The
impregnated textiles were therefore applied onto standard prismatic mortar samples, by a cement-polymer
based grout by hand lay-up technique and subjected to three-point bending tests after room temperature and
relative humidity (R. H.) curing. The results, compared to those obtained applying a reference epoxy-based
system, exhibited promising applicability and mechanical properties.
Keywords:
prepreg carbon fiber fabrics, cement polymer matrices, applicability, mechanical properties, concrete strengthening
Zement-Polymer Prepreg Kohlenstofffasergewebe für das Verstärken von Betonbauteilen
Zusammenfassung
Faserverstärkte Kunststoffe wurden erfolgreich bei der Sanierung von bestehenden gealterten Betonbauten
verwendet. Bis heute gibt es aber nur wenig Forschungsprogramme mit dem Ziel, kompatible, dauerhafte
und kostengünstige Technologien zum baulichen Schutz von monumentalen Gebäuden zu entwickeln. Hier
wird eine erste Studie zur Machbarkeit der Verarbeitung von Faser verstärkten Verbundwerkstoffen im Rahmen der Zement-Polymer-Matrix Prepreg-Technologie vorgestellt. Ein experimentales Programm wurde
also entwickelt, um eine neue Polymer-Zement Matrix auf Wasserbasis zu entwickeln, die dazu dient, damit
vorimprägnierte Kohlenstofffaserplatten herstellen zu können.
Verschiedene Parameter wurden variiert und untersucht, darunter verschiedene Arten von Wasser dispergierbare Polymere, das Polymer-Zement Verhältnis und unterschiedliche Verarbeitungsverfahren, um
schließlich vorimprägnierte Fasermatten herstellen zu können für eine Anwendung auf der Baustelle. Der
imprägnierte Textilbeton wurde auf Standard Mörtelprismen mit Hilfe eines Zement-Polymer Mörtels mit
Hand aufgebracht. Nach Lagerung bei hoher Luftfeuchtigkeit und Zimmertemperatur wurden an den Proben Drei-Punkt-Biegeversuche durchgeführt. Ein Vergleich der Ergebnisse mit denen, die an Referenzproben
mit einem Epoxidharzsystem verstärkt waren, zeigt, dass sowohl die Verarbeitung als auch die mechanischen
Eigenschaften viel versprechend sind.
Stichwörter: Prepreg Kohlenstofffasergewebe, Zement-Polymer Matrix, Verarbeitbarkeit, Betonertüchtigung
377
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Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 387–400 (2010)
Development of a Modular System for the Protection and Repair of
Concrete Structures
P. Ramge, H.-C. Kühne and B. Meng
BAM Federal Institute for Materials Research and Testing, Berlin, Germany
Abstract
The protection and repair of concrete structures is an important task in the context of building in the stock.
Most basic recipes for repair mortar are adapted to the basic requirements of former guidelines of the late
eighties. Over the intervening years these mixtures were in many cases modified by adding several additions
or admixtures. This means that an increasing number of raw material components must be stocked up
whereas the recipe gets more complex and loses controllability. Therefore a new approach of a basic recipe
with only a minimum of required components that can be specified for the individual field of application on
a modular basis would be desirable. Such a modular mixture composition should lead to an essential reduction of the storage and procuring costs. Besides the economical advantages for dry mix producers, further
benefit is generated by enhanced knowledge of the respective mode of action of the individual components
and their interactions. This paper addresses the development of such a modular system.
Keywords:
repair mortar, repair systems, polymer cement concrete (PCC), sprayed polymer cement concrete (SPCC)
Entwicklung eines modularen Systems für Schutz und Instandsetzung von
Betontragwerken
Zusammenfassung
Schutz und Instandsetzung von Betonkonstruktionen sind wichtige Aufgaben im Bereich des Bauens im
Bestand. Die meisten gängigen Rezepturen für Instandsetzungsmörtel basieren auf den Anforderungen der
Regelwerke aus den späten 1980er Jahren. In den letzten Jahren wurden diese Mischungen häufig durch
Zugabe verschiedener Zusatzstoffe bzw. Zusatzmittel modifiziert. Dies hatte zur Folge, dass eine stetig steigende Anzahl unterschiedlicher Ausgangsstoffe vorgehalten werden muss und die Rezepturen an Komplexität zunehmen, während ihre Kontrollierbarkeit zunehmend verloren geht. Ein neuer Ansatz für eine Basisrezeptur, die nur aus einer minimalen Anzahl an Komponenten besteht und in einem modularen System für das
jeweilige Einsatzgebiet spezifisch angepasst werden kann, wäre daher zu begrüßen. Durch eine derartige
modulare Mischungszusammensetzung sollten die Lager- und Beschaffungskosten erheblich gesenkt werden
können. Neben den ökonomischen Vorteilen für die Trockenmörtelhersteller besteht ein weiterer Gewinn in
der Kenntniserweiterung bezüglich der Wirkungsweise einzelner Komponenten und deren Wechselwirkungen
untereinander. Der vorliegende Artikel befasst sich mit der Entwicklung eines solchen modularen Systems.
Stichwörter: Reparaturmörtel, Instandsetzungs Systeme, Polymer-Zement Beton (PCC), Polymer-Zement Spritzbeton (SPCC)
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387
Restoration of Buildings and Monuments
Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege
Vol. 16, No. 4/5, 401–410 (2010)
Fiber Bragg Grating Sensor – Application in FRP for Concrete Structures
S. Käseberg1*, K. Holschemacher1 and E. Thiele2
1
HTWK Leipzig, University of Applied Sciences, Leipzig, Germany
2STFI, Saxon Textile Research Institute, Chemnitz, Germany
*Corresponding author; E-mail: [email protected]
Abstract
Since 1970 the development of optical fiber measurement systems has begun. Especially the measuring of
strain and temperature with Fiber Bragg Gratings (FBG) is interesting, because there are a large number of
advantages in opposite to electrical measuring methods. Examples are small dimensions, low weight, high
static and dynamic resolution of measured values, corrosion resistance, variable forms, multiplex behavior,
long distance monitoring and high durability. In the past there were several attempts to use optical systems
for monitoring of concrete structures. One example is the strain measurement in rebar reinforcement.
Another possibility is the embedding of optical fibers with FBG in Carbon Fiber Reinforced Polymers. The
main problem is the fixing of the glass fiber and the small FBG at the designated position. In this paper the
possibility of setting the glass fiber with embroidery at the reinforcing fiber material will be presented.
Experiments will show the functionality of the method.
Keywords:
CFRP, FBG, smart composite, structural health monitoring, optical fiber, embroidery
Faser Bragg Gitter Sensoren – Anwendung in Faserverbundwerkstoffen
Zusammenfassung
Das Messen von Dehnungen und Temperaturen mit Faser-Bragg-Gittern, die auf eine optische Faser aufgebrannt werden, erfreut sich einer steigenden Beliebtheit, da optische Messverfahren einige Vorteile gegenüber klassischen elektrischen Messverfahren aufweisen. Zu diesen Vorteilen gehören die kleinen Abmessungen, ein geringes Gewicht sowie eine hohe statische und dynamische Messwertauflösung aber auch die
Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischer Strahlung und den meisten Chemikalien. Ein mögliches
Einsatzgebiet stellt das Einbetten in Faserverbundwerkstoffen dar. Mit in der Epoxidharzmatrix integrierten
Sensoren kann dabei ein langzeitstabiles Monitoring gelingen. Moderne faseroptische Systeme können Dehnungen, Risse etc. zuverlässig überwachen. In diesem Beitrag sollen deshalb sensorbasierte Textilarmierungen vorgestellt werden, die sowohl zur Tragwerksertüchtigung als auch zur Bauwerksüberwachung Verwendung finden können. Die optischen Fasern werden hierbei direkt auf die verstärkenden Fasern aufgestickt.
Stichwörter: Kohlefaserverbundwerkstoffe, Bauwerksüberwachung, optische Faser, technisches Sticken
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