Eine häufige Ursache für Bauwerksschäden ist das Zusammenwirken von chemischer Korrosion der Bausubstanz mit Bauwerksmängeln. Bei der Diskussion der wichtigsten chemischen Korrosionsprozesse von Beton wird aufgezeigt, dass es zur Überwachung des Zustands von Beton in den meisten Fällen ausreicht, Feuchtigkeit, pH-Wert und Konzentration von Chlorid im Beton zu erfassen. Dabei wird auf die Besonderheiten eingegangen, die beim Messen in Beton auftreten. Die entwickelten Sensoren setzen sich aus den zwei Modulen faseroptischer Sensorkorpus und sensitives Material zusammen. Die Sensormaterialien wiederum bestehen aus einem sensitiven Farbstoff zur molekularen Detektion der Messgröße und einem Polymer, das als Träger für den Farbstoff dient. Je nach Material ist der Farbstoff entweder als Host/Guest-System im Polymer eingebettet oder über kovalente Bindung an das Polymer angebunden. Aufbauend auf den gesammelten Erfahrungen mit den früher eingesetzten Sensorkorpora ist es in dieser Dissertation gelungen, den faseroptischen Sensorkorpus zum planaren Transmissionssensor weiter zu entwickeln. Dieser äußerst stabile und gleichzeitig sehr simple Aufbau ist für die Massenfertigung geeignet und verspricht eine hohe Langzeitstabilität. Hergestellt wird der Sensor durch Aufkleben einer verspiegelten Glasfaser auf einem keramischen Substrat aus Macor. Nach dem Aushärten des Klebers wird die Faser mit einer Wafer-Säge durchtrennt und der resultierende Schlitz mit dem Sensormaterial verfüllt. Das keramische Substrat hat sich als notwendig erwiesen, weil es sich zum einen sauber sägen lässt und es zum anderen sehr starr und somit nicht biegbar ist. Bei den zunächst verwendeten Polymersubstraten hat ein Verbiegen des Substrats zu Interferenzerscheinungen geführt, deren Ursache schematisch erläutert wird. Weitere Erkenntnisse über Sensormaterialien zur Messung von Feuchtigkeit und pH-Wert werden vorgestellt. So wird bestätigt, dass die Wellenlänge der maximalen Absorption des Materials zur Feuchtigkeitsmessung linear abhängig ist von der relativen Luftfeuchtigkeit. Bei dem Material zur Messung des pH-Werts zeigt sich, dass eine genaue Kalibrierung im Farbumschlagsbereich möglich, aber nicht zwingend notwendig ist. Eine einfache Analyse des Absorptionsspektrums des Sensormaterials gibt bereits Aussage darüber, ob der pH-Wert größer ist als 11. Der entwickelte pH-Sensor kann somit ohne Kalibrierung dazu genutzt werden, ein Absinken des pH-Werts im Beton zu detektieren. Die Funktionsfähigkeit der Sensoren ist in verschiedenen Laborversuchen bestätigt worden. Erste Ergebnisse von Sensoren, die in einem realen Bauwerk eingesetzt werden, liegen vor.

The evaluation of most important chemical corrosion processes of concrete shows that in most cases it is enough to measure humidity, pH and concentration of chloride to determine its state. Special aspects of measuring inside of concrete are considered. Sensors developed during this thesis are composed of the two modules fiber-optical sensor corpus and sensitive material. The sensing materials consist of a sensitive dye to detect the measurand on a molecular level and a polymer which acts as a carrier for the dye. The dye is either embedded in the polymer as a Host/Guest system or is bound covalently to the polymer, depending upon the material. Within the scope of this dissertation the planar transmission sensor was devised, based upon experiences with former sensor corpora. This very stable and simple set-up is suitable for mass production and promises a long life-time. The sensor is fabricated by gluing a metallized fiber onto a ceramic Macor substrate. After curing, the fiber is cut with a wafer saw. The resulting slit is filled with the sensing material. The ceramic substrate is necessary, because it can be cleanly sawn, it is very rigid, and cannot be bended. Initially used polymer substrate show interference effects when bent, the cause of which is schematically shown. Synthesized sensing materials for measuring humidity and pH are presented. The wavelength of the maximum absorption of the material for measuring humidity is linearly dependant on the relative humidity. In the range of the color change, a precise calibration of the material for measuring pH is possible, but not mandatory as a simple analysis of the absorption spectrum is sufficient to determine if the pH is greater than 11. Therefore the developed pH sensor can be used without any calibration to detect falling pH in concrete. For most cases of monitoring structures this is sufficient. The functionality of the sensors has been proved in several experiments und controlled conditions in a laboratory. First results of sensors are presented when applied to a real building.