770 © 2010 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin · Beton- und Stahlbetonbau 105 (2010), Heft 12 Fachthemen DOI: 10.1002/best.201000058 Die Bestimmung des Wassergehalts und insbesondere der orts- und zeitabhängigen Feuchteverteilung in Baustoffen hat in der Forschung, Baustoffentwicklung, Bauwerksdiagnose und Bau- werksüberwachung einen besonderen Stellenwert. Bei der Un- tersuchung von Schadensursachen muss an Bauwerken in der Regel die Baustofffeuchte mit bewertet werden, da sowohl we- sentliche Baustoffeigenschaften als auch die Dauerhaftigkeit von Bauwerken in entscheidendem Maße von deren Wassergehalt abhängig sind [1]. In jüngster Zeit werden Feuchtesensoren ein- gesetzt, um die Funktionsfähigkeit und Dauerhaftigkeit von In- standsetzungs- bzw. Schutzmaßnahmen zu kontrollieren. Dies soll es dem Bauherrn ermöglichen, rechtzeitig Maßnahmen einleiten zu können, bevor Schäden infolge von Wasser- bzw. Chloridzutritt auftreten können. Condition Assessment with Moisture Sensors The determination of the water content in construction materials and in particular with regard to its depth and time dependent dis- tribution is of high interest in the area of research, material de- velopment and condition assessment of structures. The assess- ment of the reason of damages mostly require to regard the mois- ture content of structures, because the moisture content basical- ly affects material properties and the durability of structures. Recently moisture sensors have been used to control the func- tionality and durability of repair and protection measures. This enables the owner to carry out accurately timed measures to prevent damages due to the ingress of water and chlorides. 1 Einführung Die Bestimmung des Wassergehalts in Baustofffen kann über direkte Methoden erfolgen, z. B. anhand von Pro- bentrocknung mit dem Darr-Versuch. Dies ist jedoch ver- gleichsweise aufwändig, weil Proben entnommen werden müssen und auch immer nur ein Einzelwert zu einem be- stimmten Zeitpunkt ermittelt wird. Eine indirekte Mög- lichkeit, den Wassergehalt von z. B. Beton zu bestimmen, besteht in der Messung des Elektrolytwiderstands, der stark mit dem Wassergehalt korreliert. Die Messung des Elektrolytwiderstands am Bauwerk ist zerstörungsfrei und kann an derselben Stelle wiederholt werden, was auch die Erfassung der zeitlichen Entwicklung des Wassergehalts bzw. Feuchtezustands ermöglicht. Die qualitative Bestimmung von Feuchteänderungen ist anhand der zeitlichen Verläufe der Elektrolytwider- stände anschaulich möglich. Bei quantitativen Wasserge- haltsbestimmungen von zementösen Baustoffen mit Hilfe der Elektrolytwiderstandsmessung müssen die jeweiligen Abhängigkeiten von der Temperatur des Elektrolyten, des- sen Ionenkonzentration sowie der Einfluss der Poren- raumstruktur berücksichtigt werden. Aus diesem Grunde werden für die quantitative Wassergehaltsbestimmung baustoffspezifische Kalibrierkurven erstellt, die eine Re- gression der gemessenen Elektrolytwiderstände zum vor- handenen Wassergehalt des Baustoffs darstellen (Bild 1). 2 Messsystem Multiring-Elektrode (MRE) Für die tiefenabhängige und kontinuierliche Messung der Elektrolytwiderstände in zementösen Baustoffen wurde in den 1980er Jahren am ibac der RWTH Aachen ein Sensor entwickelt, die so genannte Multiring-Elektrode (MRE). Diese kann sowohl in bestehenden als auch neu zu errich- tenden Bauwerken eingesetzt werden. Das Prinzip der Multiring-Elektrode (MRE) besteht in der Messung des Elektrolytwiderstands zwischen je zwei benachbarten Ring-Elektroden aus nichtrostendem Stahl, die in unterschiedlichen Tiefen eingebaut sind. Standardmäßig ist die MRE aus neun Ringen mit einer Di- cke von je 2,5 mm aufgebaut, die voneinander durch Kunststoffringe isoliert im Achsabstand von 5 mm gehal- ten sind (Bild 2). Durch Anlegen einer Wechselspannung zwischen jeweils zwei nebeneinander liegenden Ringen (Ring 1 – Ring 2, 2–3, 3–4 ...) ist es möglich, ein Profil des Feuchtesensoren in der Bauwerksüberwachung Christian Sodeikat 0 2 4 6 8 10 10 100 1.000 10.000 100.000 1.000.000 Elektrolytwiderstand [Ωm] Wassergehalt [M.-%] CEM I mit Flugasche CEM I Bild 1. Abhängigkeit des Elektrolytwiderstands vom Wassergehalt untersuchter Betone [2] Fig. 1. Dependency of the electrolytic resistance on the water content of concrete [2]