Aktive Thermographie im Bauwesen Diplomarbeit Betreuung: Prof. (FH) DI Dr. H. C. Leindecker Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Inhalt 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Auftraggeber Projektbeschreibung Versuchsaufbau Versuchsergebnisse Interpretation Fehlstellenkatalog Ergebnisse der Diplomarbeit Ausblick Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Auftraggeber Das Bautechnische Institut in Linz (BTI): • Staatlich akkreditiertes Prüf- und Forschungsinstitut für Baustoffe und Baukonstruktionen • Rechtsform: Verein • 14 Mitarbeiter (70% Akademikeranteil) • Umsatz ca. 1 Mio. Euro Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Die Kompetenzen des BTI •Ziegel •Beton •Bewehrungsstahl •Dämmstoffe •Holzkonstruktionen •Thermographie / Blower Door Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Projektbeschreibung Problemstellung: ÆUngeklärte Schäden im Decken- und Wandbereich bei Innenputzen Aufgabenstellung Berufspraktikum: ÆKönnen Schäden in Wandaufbauten mit Hilfe der Aktiven Thermographie erkannt werden? Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Aufgabenstellung der Diplomarbeit ÆAuswertung der Erfahrungen aus den Versuchen ÆAuswertung der Ergebnisse (Thermogramme) ÆInterpretation des Materialverhaltens ÆAufbau eines Fehlstellenkataloges ÆErstellen einer Gebrauchsanweisung Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Verwendete Geräte 1. Messgeräte ÆThermographie Kamera Varioscan 3021, Fa. InfraTec ÆOberflächen Messgerät Testo Quicktemp 850 – 2, Temperaturbereich von -30 °C bis +400 °C 2. Beleuchtung Æ60 Infrarot Lampen, Philips IR 175R – PAR 175 W, 230 V Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Verwendete Materialien 1. Hochlochziegel Standard (Fa. Leitl) HLZ Plan 25 N+F, Format 25/38/24,9 U-Wert = 0,72 [W/m2 K] 2. Putze Kalkzement Putz, Röfix 510 Kalkgips Maschinenputz, Quarzolith KG 30 Materialdicke von 1,5 [cm] Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Fehlstellen Welche Fehlstellen wurden beim KZP und KGP eingebaut: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Löcher im Ziegel Steinwolle Klebeband Schalungsöl Magnesiumsulfat Risse im Putz Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Fehlstellen (KZP/KGP) Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Wie wurden die Versuchsobjekte gebaut!? Beispiel Kalkzementputz: Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Fehlstellen KZP / KGP Riss im Putz Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Loch im Ziegel Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Fehlstellen KZP / KGP Steinwolle Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Klebeband Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Fehlstellen KZP / KGP Schalungsöl Magnesiumsulfat Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Bestimmung der Emissionswerte Kalkzement Putz: Kalkgips Maschinenputz: ε = 0,95 [-] ε = 0,96 [-] Bestimmung durch: Messen der Oberflächentemperatur Aufkleber (Schwarz / matt) Fachliteratur (Materiallisten) Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Versuchsaufbau Beleuchtung Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Versuchsablauf Entfernung der Kamera zum Versuchsobjekt ca. 4 [m] Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Versuchsdurchführung Was hat sich als Wichtig bei der Durchführung der Versuche herausgestellt: ÆGleichmäßige Erwärmung der Oberfläche ÆEinhaltung der Rahmenbedingungen ÆGenaue Dokumentation des Abkühlvorganges Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Fehlversuche HOTSPOT!! Abstand zu klein!! Defekte Lampen (blau) (Hotspots auf der Oberfläche) Fehlstellen nicht erkennbar Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Abstand zu groß!! Abkühlung der Randbereiche Risse im Putz nicht erkannt Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Rahmenbedingungen Eine homogene Erwärmung der Oberfläche wurde erreicht, durch die Einhaltung bestimmter Rahmenbedingungen: Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Ergebnisse Kalkzementputz 1,5 [min] 3,5 [min] 12 [min] Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Ergebnisse Kalkgipsputz 1 [min] 5 [min] 20 [min] Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Was sehen wir auf diesen Thermogrammen? Æ Betrachten die Einflüsse der Materialeigenschaften auf den Wärmefluss Æ Wärmefluss wird entweder gestaut oder weiter geleitet Æ Das erzeugt unterschiedliche Temperaturen auf der Materialoberfläche ÆDurch diese Temperaturunterschiede lassen sich Fehlstellen lokalisieren Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Beobachtung 10 min Erwärmung 50 cm Abstand zur Beleuchtung 5 min Erwärmung 20 cm Abstand zur Beleuchtung Erzeugen die selben Oberflächentemperaturen!!! Aber die Fehlstellen waren bei einem Abstand von 50 cm und einer Erwärmung von 10 min besser und genauer zu Thermographieren!!!! Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Wie kann man dieses Verhalten erklären? Definition des Materialverhaltens: Begriff Nr. 1: Æ „Intensität“ (Stärke des Wärmeflusses) Begriff Nr. 2: Æ „Trägheit“ (Temperaturleitfähigkeit) Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Definition Intensität: Beschreibt.... Æ die „Dauer“ der Erwärmung Æ die Höhe der erreichten Oberflächentemperatur Æ die Stärke des Energie- bzw. Wärmeflusses Der Wärmefluss erzeugt Temperaturunterschiede, welche die Erkennung von Fehlstellen erst möglich macht. Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Definition Trägheit: Die Trägheit definiert die unterschiedlichen Erkennungszeiträume: Beeinflusst durch die.... Materialeigenschaften (Temperaturleitfähigkeit α = λ / cp * ρ) 1. Wärmeleitfähigkeit 2. Dichte 3. Wärmekapazität λ [W/m K] ρ [kg / m3] cp [kJ / kg K] Fehlstellentiefe Æ Reaktionszeit der Materialien auf den Wärmefluss Æ Abfluss der Wärme ins Wandinnere (schnell oder langsam) Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Zusammenfassung 1. Erzeugung einer homogenen Oberflächentemperatur (Abstand / Erwärmungszeitraum). 2. Durch die Erwärmung entsteht ein Wärmefluss (Warm Æ Kalt). 3. Durch unterschiedliche Materialeigenschaften, wird der Wärmefluss schnell oder langsam weiter geleitet. 4. Das erzeugt auf der Oberfläche Temperaturzonen, wodurch Fehlstellen erkannt werden können. 5. Diese Eigenschaften (Erkennungszeitraum / Temperaturen) lassen Rückschlüsse auf das vorhandene Material zu. Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Fehlstellenkatalog Begriffsdefinitionen: 1. Temperaturfenster Bei welchen Temperaturen war die Fehlstelle sichtbar! 2. Zeitfenster In welchem Zeitraum ist die Fehlstelle sichtbar! (Abkühlzeitraum) 3. Fehlstellentiefe In welcher Tiefe wurde die Fehlstelle eingebaut! Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Erklärung Fehlstellentiefe 1 Nulllinie Beispiele: 1. Risse im Putz 0 [cm] bis 1,5 [cm] 2. Steinwolle im Ziegel 2 Putz Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik 1,5 [cm] bis 3,5 [cm] Mauerwerk Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Auszug Fehlstellenkatalog (KZP / KGP) Æ Mittelwerte aus allen vorgenommenen Versuchen!!! Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Ergebnisse der Diplomarbeit Æ Fehlstellen unter einer Putzschicht sind erkennbar Æ Aufbau eines Fehlstellenkataloges ÆQualitative und Quantitative Bewertung der Materialien (Temperatur- und Zeitfenster) Æ Hilfestellung zur Bewertung unbekannter Fehlstellen im Wandaufbau am Einsatzort (Baustelle) Æ Erstellung einer Gebrauchsanweisung Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Ausblick ÆBau einer mobilen Erwärmung ÆHerausforderung: Erwärmung von Decken Erwärmung von unzugänglichen Stellen (z.B. Stiegenhäuser) Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? Dipl. Ing. (FH) Kevin Koke Fh – Wels: Öko Energietechnik Bautechnisches Institut Puchenau 4040 Linz
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