Untersuchungen zur Dauerhaftigkeit nach dem performance concept führen ausgehend von der Betonoberfläche zur Ausbildung bzw. Überlagerung von Feuchte- und Schädigungsgradienten. Um Gefügeschädigungen in den Randbereichen der untersuchten Probekörper erfassen zu können, ist die Entwicklung von zerstörungsfreien Messverfahren erforderlich, die eine zwei- bzw. dreidimensionale Erfassung und Darstellung der Verteilung von elastischen Baustoffkennwerten ermöglichen. – Die Arbeit gliedert sich in folgende Komplexe, die als gemeinsame Basis die Anwendung von akustischen Prüfverfahren zur Erfassung von Gefügeveränderungen im Beton haben: – ·Voruntersuchungen zum Ultraschallverfahren mit mechanischer Ankopplung, Grundlagenuntersuchungen zur laserinduzierten Anregung und der berührungslosen Erfassung von Schallwellen in der Messmethodik der direkten Durchschallung – ·Erfassung von Gefügeschädigungen infolge Frostangriff mit dem Schwerpunkt der Visualisierung des Schädigungsgradienten – ·Untersuchungen zum Hydratationsverlauf von Zementleim, Mörtel und Beton; Berechnung der Erhärtungsdruckfestigkeit bD(US) von Mörtel und Beton unter Einbeziehung der Rezeptur – Der Frostangriff ist mit der Ausbildung eines Schädigungsgradienten, ausgehend von der Prüffläche des Probekörpers hin zum Kernbereich, verbunden. Dabei ist der Schädigungsfortschritt abhängig von der Dichtigkeit der Betonoberfläche, die entscheidend von der Zementart, dem w/z-Wert und der Nachbehandlungsdauer beeinflusst wird. Die Kenntnis vom Schädigungsgrad und der Schädigungstiefe des oberflächennahen Bereichs ist für Bauwerksteile wichtig, die in ihrem Nutzungszeitraum dem Prozess der Trocknung und Wiederbefeuchtung in erhöhtem Maße ausgesetzt sind. – Da der Schädigungsgradient durch die akustischen Messverfahren unterschiedlich abgebildet wird, muss dies bei der Bestimmung von praxisrelevanten Grenzwerten für eine zulässige Gefügeschädigung im Ergebnis der Prüfung des Frostwiderstands beachtet werden. Die erforderliche Messpunktdichte und Messgeschwindigkeit zur Erfassung von Schädigungsgradienten im Hinblick auf tomographische Untersuchungen ist nur durch Einsatz eines berührungslos arbeitenden Ultraschallverfahrens realisierbar. Dazu müssen Lasertechniken angewendet werden. – Zur laserinduzierten Anregung von Ultraschallwellen wurde ein Nd:YAG-Laser mit der Grundwellenlänge von 1064 nm eingesetzt. Die erforderliche Laserenergie liegt im Bereich von 0,2 J bis 1,0 J. Die mittlere Impulsleistungsdichte zur Schwingungsanregung beträgt 100 MW/cm² bis 300 MW/cm². Die laserinduzierte Schallausbreitung konnte an unterschiedlichen Baustoffen, wie Beton, Porenleichtbeton, Ziegel und Marmor reproduzierbar nachgewiesen werden. Sie wird beeinflusst durch die Laserstrahlparameter: Laserenergie, Wellenlänge, Pulsdauer und Pulswiederholfrequenz. – Ein Laser-Scanning-Vibrometer diente zum Empfang der Ultraschallwellen. Es können Schwingungen von Bauwerksteiloberflächen als Frequenz- und Zeitsignale durch Abtasten (Scannen) einer Untersuchungsfläche mit variablen Messpunktabständen erfasst werden. Je nach Reflexionseigenschaften der Betonoberfläche ist die Auswertung von Bauwerksteilen mit Dicken bis ca. 0,5 m möglich. – Die Funktionsfähigkeit eines rein optischen Ultraschallmesssystems wurde für Anregung und Empfang von Schallwellen aus Entfernungen von ca. 2 m an Betonwürfeln der Kantenlänge von 10 cm im Labor nachgewiesen. Der Frequenzgehalt der Schallwelle im Bereich höherer Frequenzen (200 kHz bis 300 kHz) eröffnet die Möglichkeit, Gefügeuntersuchungen im Labor mit einer höheren Auflösung (kleineren Wellenlängen) im Vergleich zur traditionellen Ultraschallmessung mit mechanischer Ankopplung vorzunehmen. – Für Untersuchungen zur Gefügeentwicklung während der Hydratation von Normalbetonen und zur Bestimmung der Erhärtungsdruckfestigkeit diente das Ultraschallmesssystem Consonic 60. Durch die genaue Bestimmung der Schallgeschwindigkeit in den Gesteinskörnungen und der Einschränkung der Zusammensetzung der groben Gesteinskörnungen auf eine Mineralart (Diabas) konnten optimale Bedingungen zur Berechnung der Erhärtungsdruckfestigkeit geschaffen werden. – Die Optimierung der Eingabeparameter für die Schallgeschwindigkeit in den Gesteinskörnungen stellt somit eine zwingende Voraussetzung für eine präzise Berechnung der Erhärtungsdruckfestigkeit dar. Bei Verwendung von groben Gesteinskörnungen mit unterschiedlichen Mineralarten muss die Schallgeschwindigkeit in den Mineralen sowie deren Masseanteil berücksichtigt werden. – Die kontinuierliche Bestimmung der Erhärtungsdruckfestigkeit mit der Tauchsonde (TS) im Zeitraum der frühen Hydratation bis zum siebten Tag ergibt bei den Betonen mit einem Größtkorn von 8 mm Differenzen zwischen bD(US, TS) und bWm am 7. Tag von weniger als 15 %. Die Betone mit einem Größtkorn bis 16 mm zeigen Differenzen kleiner als 20 %. Die ermittelten Differenzen steigen mit zunehmenden w/z-Wert an. Die Einbeziehung der Druckfestigkeit bD(US) als Relativwert in die Durchführung von Homogenitätsuntersuchungen an Bauwerksteilen stellt eine wertvolle Ergänzung zu den Aussagemöglichkeiten der Impulslaufzeit dar. Schwachstellen im Betongefüge werden verstärkt abgebildet. – Kontakt:Dr.-Ing. Wolfgang Erfurt – Tel.:03643/584753 – E-Mail:wolfgang.erfurt@bauing.uni-weimar.de – Die Dissertation wurde unter ftp://ftp.uni-weimar.de/pub/publicationen/diss/ veröffentlicht. – Bauhaus-Universität Weimar – Fakultät Bauingenieurwesen – F. A. Finger-Institut für Baustoffkunde – Coudraystraße 11 – 99421 Weimar – Termin der Disputation: 09.07.2002 – Referent: – Prof.Dr.-Ing. habil. J. Stark – Co-Referenten: – Prof. Dr.-Ing. P. Schießl – Prof. Dr.-Ing. habil. H. Knake –