Neue Konzepte für faseroptische Chloridsensoren in der Bauwerksüberwachung: Fid-Bau Portal

Neue Konzepte für faseroptische Chloridsensoren in der Bauwerksüberwachung

Makedonski, P. / Brandes, M. / Beckmann, M. / Kröner, M. / Wiese, S. / Kowalsky, W. / Johannes, H.H.

Beton stellt eine große Herausforderung für Sensoren zur Bauwerksüberwachung dar, wobei die Beanspruchungen an Sensoren in zwei Bereiche aufgeteilt werden können. Bei der Betonierung wirken hohe mechanische Kräfte auf die Sensoren. Gleichzeitig muss gewährleistet werden, dass durch eventuelles Eindringen der flüssigen Zementsuspension in die Sensoren diese nicht beschädigt werden. Neben den mechanischen Belastungen, die größtenteils bei der Betonage auftreten, sind die Sensoren einer starken chemischen Belastung durch den hohen pH-Wert von ca. 13 im Beton ausgesetzt. Mögliche Vorkehrungen zum Schutz der Sensoren gegen die Belastungen dürfen sie in ihrer Sensitivität jedoch nicht negativ beeinflussen. Der von uns entwickelte faseroptische Sensoraufbau genügt den Anforderungen, indem das Sensorgehäuse aus Zement gegossen wird. Dies ermöglicht uns die Überwachung der Sensorfunktionalität in einer realen Messumgebung während der Herstellung. Es gibt eine Vielzahl von möglichen chemischen Angriffen auf Betonbauwerke, deren direkte Messung, z B. bei einem treibenden Angriff, sich als äußerst schwierig erweisen kann. Dagegen hat es sich gezeigt, dass es für die meisten Angriffe genügt, den pH-Wert und die Feuchtigkeit im Beton zu überwachen. Bei Korrosion ist die Konzentration von Chloridionen im Beton eine weitere wichtige Messgröße, da bei chloridinduzierter Korrosion Lochfraß auch bei höheren pH-Werten stattfinden kann. Für eine mögliche Applikation als Chloridsensoren haben wir zwei Typen von Farbstoffen entwickelt, deren optische Eigenschaften durch Chloridionen verändert werden.