Photothermische Feuchtebestimmung an Baumaterialien: Fid-Bau Portal

Photothermische Feuchtebestimmung an Baumaterialien

Bein, B.K. / Delgadillo-Holtfort, I. / Gibkes, J. / Pelzl, J.

Die thermischen Eigenschaften poröser Festkörper (z.B. Baustoffe und Mauerwerke) variieren stark mit dem Feuchtigkeitsgehalt in dem Porenraum. Mit Hilfe photothermischer Messverfahren können die effektiven thermischen Eigenschaften von Festkörpern kontaktlos gemessen werden. Dabei wird die Probenoberfläche durch Absorption periodisch modulierter elektromagnetischer Strahlung beheizt und die thermische Antwort mittels eines IR-Detektors gemessen. Bei Variation der Modulationsfrequenz der Heizung können die Tiefenprofile der thermischen Eigenschaften gemessen und mit Hilfe von Schichtmodellen quantitativ bestimmt werden. In dieser Arbeit wurden mittels der IR-Radiometrie Feuchte-Tiefenprofile als Funktion der Trocknungszeit aufgenommen. Aus der gemessenen Amplitude der thermischen Welle und ihrer Phasenverschiebung gegenüber der Heizungsmodulation können der Wärmeeindringkoeffizient und die thermische Diffusionszeit bestimmt werden. Die Kombination der beiden Messgrößen liefert Informationen über die Wärmekapazität. In mineralen Materialien, Erdböden und Baumaterial variieren der Wärmeeindringkoeffizient und die kombinierte Messgröße stark mit dem Feuchtegehalt, da sich die Effekte der Feuchte auf die effektive Wärmeleitung, Massendichte und Wärmespeicherung auswirken, so dass sich diese beiden Größen zur Charakterisierung des Feuchtegehalts von Mauerwerk und Baumaterialien besonders gut eignen. Die zerstörungsfreien Methoden der thermischen Wellen eignen sich sowohl zur Bestimmung des Feuchtegehalts von Materialproben im Labor, als auch bei großflächiger modulierter Heizung und Messung mittels IR-Kamera vor Ort.