01.04.2020
Mikroplatte mit Sensorschichten und Fluoreszenzreaktion, Sensorvorbereitung), Sensoren während des Betonierens

Mikroplatte mit Sensorschichten und Fluoreszenzreaktion (oben links), Sensorvorbereitung (unten links), Sensoren während des Betonierens (rechts)

Quelle: BAM, Fachbereiche Biophotonik, Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren, ZfP für das Bauwesen

Basierend auf Fluoreszenz wurde ein neuartiges Konzept für pH-Messungen entwickelt, das speziell für die Überwachung durch Karbonatisierung induzierter Korrosion in Betonstrukturen geeignet ist. Die Methode verwendet ein ratiometrisches Messprinzip, das die pH-empfindliche Farbänderung von Thymolblau im basischen pH-Regime und die Emissionseigenschaften von zwei verschiedenen Kernschalen-Quantenpunkten ausnutzt. Der Übergangspunkt von Thymolblau in einer geeigneten Hydrogel -Matrix wurde bei etwa pH 11,6 bestimmt, was ideal zur beabsichtigten Anwendung passt. Neben der grundlegenden spektroskopischen Charakterisierung der ratiometrischen Antwort wird ein neues Design für einen Sensorkopf vorgestellt, der für den Einbau in Betonmatrizen geeignet ist. Dazu wurde ein Syntheseverfahren entwickelt, das die Herstellung einer Doppelschicht aus Polymeren, die entweder Thymolblau oder eine Quantenpunktmischung enthalten, in einem porösen Keramikrohr ermöglicht. Die Untersuchungen zur Erprobung des Sensorkopfes in Lösungen mit unterschiedlichen pH-Werten und in Zementproben liefern vielversprechende Ergebnisse und ebnen den Weg für zukünftige Feldtests in Betonstrukturen.

Fibre optic ratiometric fluorescence pH sensor for monitoring corrosion in concrete
Jürgen Bartelmeß, David Zimmek, Matthias Bartholmai, Christoph Strangfeld, M. Schäferling, erschienen in Analyst, Issue 6, Seiten 1-7, 2020
BAM, Fachbereiche Biophotonik, Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen