Bachelorarbeit, 2013
292 Seiten, Note: 1,7
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
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.
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.
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.
Hydrophobierung, Beton, Qualitätssicherung, LIBS, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy, Auswaschungsverhalten, Trennverfahren, Silbermarker, Probenvorbereitung, Oberflächenprofil, Tiefenprofil, Messabweichung, Fehlstellen, Kapillarität, Materialanalyse.
Die Arbeit befasst sich mit der Qualitätssicherung von Hydrophobierungen an Betonbauwerken und der Frage, ob Entnahmeverfahren für Probekörper die Messgenauigkeit verfälschen.
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.
Das Ziel ist die Verifizierung der Hypothese, dass die Probenentnahme eine Dekonzentration der Hydrophobierung bewirkt und damit eine präzise Wirksamkeitsprüfung verhindert.
Als zentrales Analyseverfahren wird die Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) verwendet, um die Konzentration markierter Hydrophobierungsmittel in Betonproben zu bestimmen.
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.
Die Arbeit ist durch Begriffe wie Hydrophobierung, LIBS, Mess-Abweichung, Probenvorbereitung und quantitative Konzentrationsanalyse gekennzeichnet.
Silber wurde aufgrund seiner hohen Signalstärke im LIBS-Spektrum und ökonomischer Aspekte nach vorangegangenen Vergleichsstudien mit anderen Elementen wie Gold oder Kobalt ausgewählt.
Die Untersuchung bestätigte teilweise, dass das Nassschneiden die größte Auswaschung verursachen kann, wobei die Ergebnisse jedoch durch Faktoren wie Materialsprödigkeit und Temperaturschwankungen beeinflusst wurden.
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