BAM-Zerstörungsfreie_Verhahren_Stahlbeton

7/22/2019 BAM-Zerstrungsfreie_Verhahren_Stahlbeton

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Zerstrungsfreie Prfverfahren im Bauwesen (ZfPBau)

Dr.-Ing. Alexander Taffe,Dipl.-Ing. Markus Stoppel

Dr. Herbert Wiggenhauser,Bundesanstalt fr Materialforschung und prfung, Berlin

Zerstrungsfreie Prfverfahren haben im Bauwesen in der Vergangenheitzunehmend an Bedeutung gewonnen. Sie sind Bestandteil der objektbezogenenSchadensanalyse im Rahmen der Bauwerksprfung nach DIN 1076, wenn frSchden Ursache und Umfang bestimmt werden. Des Weiteren ist in der Richtliniefr die Anwendung der zerstrungsfreien Prfung von Tunnelinnenschalen der

Einsatz von akustischen Prfverfahren zur Qualittssicherung geregelt. Unterteiltnach der Funktionsweise der Verfahren werden Prinzip und baupraktischeAnwendungen zerstrungsfreier Prfverfahren im Bauwesen beschrieben.

1 Anwendungsgebiete von ZfPBau-Verfahren

Zerstrungsfreie Prfverfahren werden im Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) zurErmittlung des Bauwerkszustands und zur Qualittssicherung angewandt. Einedetaillierte Auflistung der Verfahren mit Kurzbeschreibung, Charakterisierung,Anwendung und Bewertung kann dem ZfPBau-Kompendium der BAMentnommen werden [1]. Eine detaillierte Beschreibung von ausgewhlten ZfPBau-

Verfahren zur Strukturaufklrung, Bestimmung von Materialeigenschaften undFeuchtemessung ist in [2] mit vielen Praxisbeispielen zusammengefasst. Einberblick bzgl. der Entwicklung der zerstrungsfreien Prfverfahren im Bauwesenaus der klassischen ZfP mit Erluterungen zu Messgren undInterpretationshilfen ist in [3] beschrieben. Eine Zusammenstellung des Stands derWissenschaft mit den Erkenntnissen der Forschergruppe FOR384 ist in [4]dokumentiert. Die zunehmende Verbreitung dieser Verfahren liegt zum einen antechnischen Neuentwicklungen, die nunmehr eine Bearbeitung baupraktischrelevanter Prfprobleme auf wirtschaftliche Weise ermglichen, zum anderen anneuen Fragestellungen, die im Rahmen erhhter Qualittsanforderungen anBauwerke, durch Nachhaltige Entwicklung im Bauwesen und einem verstrkten

Bewusstsein hinsichtlich dauerhafter Instandsetzungslsungen gestellt werden.

DIN 1076 und Objektbezogene SchadensanalyseIn Deutschland wird der Zustand von Brcken und anderen Ingenieurbauwerkenim Zuge von Wegen und Straen im Rahmen der Bauwerksprfung nach DIN1076 erfasst [5]. Die hierbei festgestellten Schden werden entsprechend derRichtlinie zur einheitlichen Erfassung von Ergebnissen der Bauwerksprfung, RI-EBW-PRF, ausgewertet [6]. Bei komplexen Schadensbildern oder dem Verdachtweiter visuell nicht erkennbarer Schden mssen zustzlich zur Bauwerksprfungdetaillierte Informationen zu Art und Umfang von Schden im Rahmenobjektbezogener Analysen [7] erhoben werden. Der erste Schritt besteht in derdetaillierten Erfassung der Bauwerksschden durch zerstrende Untersuchungen,z. B. durch Entnahme von Materialproben oder Freilegen vermuteter Schadstellenbzw. durch den Einsatz zerstrungsfreier Prfverfahren im Bauwesen. ZfPBau-


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Betoninstandsetzung im Ingenieur- und Wohnungsbau 04.03.2010, FilderstadtZerstrungsfreie Prfverfahren im Bauwesen (ZfPBau) bersicht der Verfahren

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Verfahren werden dabei zur Lokalisierung von Schwachstellen und zurdetaillierten Untersuchung von Schadstellen und deren Ausma eingesetzt. Ausden Ergebnissen werden die Auswirkungen der Schden auf die Standsicherheit,Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit des Bauteils abgeleitet. Darber hinauswird aus Schdigungsmodellen der weitere Schadensverlauf und dessen Einfluss

auf die Restnutzungsdauer bzw. zu erwartende Instandsetzungskostenabgeschtzt. ZfPBau-Verfahren sind ein fester Bestandteil der ObjektbezogenenSchadensanalyse (OSA), die im gleichnamigen Leitfaden [8] der Bundesanstalt frStraenwesen (BASt) beschrieben wird. Die OSA ist Teil eines Bauwerks-Management-Systems, das zum Ziel hat, dem Bundesministerium fr Verkehr,Bau- und Wohnungswesen (BMVBW) einen berblick ber den Zustand seinerBauwerke im Zuge von Fernstraen und den zu erwartenden Finanzbedarf zuverschaffen.

QualittssicherungIm Bereich der Qualittssicherung knnen ZfPBau-Verfahren einen wertvollen

Beitrag zum Nachweis der Ausfhrungsqualitt leisten. ZerstrungsarmePrfmethoden, wie sie in der Rili SIB und ZTV-ING geregelt sind, haben sichbewhrt und tragen zum Nachweis der geforderten Ausfhrungsqualitt bei. InAnlehnung daran ist die Anwendung akustischer ZfPBau-Verfahren zurGewhrleistung und Kontrolle eines hohen Qualittsstandards bei Straentunnelnin geschlossener Bauweise erstmals in der Richtlinie fr die Anwendung derzerstrungsfreien Prfung von Tunnelinnenschalen [9] geregelt. Demnach ist dieBauteildicke der Tunnelinnenschale im Rahmen der Eigenberwachung desAuftragnehmers auf Fehlstellen bzw. Minderdicken zu prfen.

Nachfolgend werden baupraktisch relevante Verfahren vorgestellt, derenEntwicklung in den letzen Jahren erhebliche Fortschritte zu verzeichnen hat:

Akustische Verfahrenam Beispiel von Ultraschall und Impakt-Echo Elektromagnetische Verfahren am Beispiel von Radar, Thermografie und

Radiografie Elektrochemische Verfahrenam Beispiel des Potentialfeldmessverfahrens Magnetische Verfahrenam Beispiel des Remanenzmagnetismusverfahrens Spektroskopische Verfahren am Beispiel der Laser-Induzierten Breakdown

Spektroskopie (LIBS)

Die o.g. Verfahren werden z. T. bereits seit Jahren erfolgreich in derWerkstoffprfung oder Medizintechnik angewandt. Dort wird ihr Einsatz imGegensatz zum Bauwesen - heute schon als selbstverstndlich angenommen. DieProblematik der Anwendung im Bauwesen liegt darin, dass es sich bei Beton umeinen inhomogenen Baustoff, bestehend aus Gesteinskrnung und Zementmatrix,handelt. Darber hinaus weist die Zementmatrix eine porenreiche Struktur ausGelporen, Kapillarporen und Luftporen auf. Zu lokalisierende Elemente, z. B.Spannsthle, sind von einem metallischen Hllrohr und dem Einpressmrtelumschlossen. Die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften metallischerund mineralischer Werkstoffe sowie wechselnde Randbedingungen wieBaustofffeuchte und Erhaltungszustand der Struktur erschweren die Untersuchung

von Bauteilen und Bauwerken.


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2 Akustische Verfahren

2.1 Ultraschallecho

Das Ultraschall-Verfahren wird im Bauwesen u.a. fr folgende Prfaufgabeneingesetzt:

Messung von Bauteildicken Ortung von Spanngliedern und Verdichtungsmngeln (z. B. Kiesnester)

Gegenstand der Forschung und Entwicklung sind: Risstiefenmessung Lokalisieren von Verpressfehlern in Hllrohren

Baupraktisch ist die Ultraschallecho-Anordnung von Bedeutung, da nur eineeinseitige Bauteilzugnglichkeit erforderlich ist. Die Funktionsweise beruht auf dergerichteten Einkopplung von Ultraschallimpulsen einer bestimmten Wellenart inAbb. 1a fr Longitudinalwellen dargestellt - in das Material ber einen Sendekopf.

Die Schallwellen werden bei nderung der akustischen Impedanz (abhngig vonder Schallausbreitungsgeschwindigkeit und Rohdichte des Materials) imuntersuchten Bauteil reflektiert. An Auenflchen, Hohlrumen und Rissen, d.h.an bergngen bzw. Grenzflchen zur Luft, erfolgt nahezu eine Totalreflexion.Das reflektierte Signal wird ber der Zeit aufgetragen (Abb. 1a). Die Messungerfolgt im hier verwendeten Niederfrequenzbereich blicherweise mit getrenntenSende- und Empfangsprfkpfen (bi-statische Anordnung). Grundlagen undAnwendungshinweise sind in [10] dokumentiert.

(a)

(b)

(c)Abb. 1 (a) Reflexionsanordnung mit Signalamplitude ber der Zeit aufgetragen (A-Bild); (b)

Schnitte zur Darstellung von Messdaten durch das Bauteil schematisch dargestellt (B-Bild,C-Bild und D-Bild, unten) und deren Beschreibung in (c)

Da die baupraktisch verwendeten Wellenlngen ( = 2..10 cm bei Frequenzen

f=200..40 kHz und Schallausbreitungsgeschwindigkeit v=4000 m/s vonLongitudinalwellen) in der Grenordnung des im Beton verwendeten Grtkorns


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von 16 mm bzw. 32 mm liegen, kommt es zu Streueffekten. Verwendet mangrere Wellenlngen werden die strenden Einflsse der Streuwellen zwargeringer, wobei aber auch das Auflsungsvermgen zur Ortung von Fehl- oderSchadstellen im Bauteil reduziert wird.Die Ankopplung planarer Prfkpfe erfolgt mit einem Koppelmittel. Bei der

Anwendung in der Praxis stellt sich dies oft als problematisch dar, da die Restedes Koppelmittels das optische Erscheinungsbild und auch dieMaterialeigenschaften der Oberflche etwa fr weitere Messungen nachteiligbeeinflussen. Deshalb wurden Prfkpfe entwickelt, die koppelmittelfrei arbeiten.Sie haben ber eine Spitze einen Punktkontakt mit dem Bauteil und werden zurMessung einfach an das Bauteil gepresst.Die besten Ergebnisse erhlt man, wenn man anhand der Reflexionen undRckstreuung eine Rekonstruktion aus dem darunter liegenden Volumenberechnet. Hierfr stehen verschiedene Methoden der Rekonstruktionsrechnungauf Basis der knstlichen (synthetischen) Apertur zur Verfgung (SAFT: SyntheticAperture Focusing Technique) [11]. Die Ergebnisse dieser Berechnung knnen als

beliebige Schnitte durch das Bauteil dargestellt werden (Abb. 1b). Abb. 2 zeigt alsBeispiel die SAFT-Rekonstruktion einer Stahlbetonsohlplatte bei der ein Kiesnestin rd. 10 cm Tiefe direkt und ein weiteres indirekt ber die Abschattung desRckwandechos (bei y100 mm) geortet wurde [12].

Abb. 2 SAFT-Rekonstruktion zur Ortung von Kiesnestern sowie oberer und unterer Bewehrung ineiner Sohlplatte (B-Bild) [12]

2.2 Impakt-EchoDas Impakt-Echo-Verfahren wird im Bauwesen primr zur Dickenmessung vonBauteilen eingesetzt. Grundlagen und baupraktische Anwendungen sind in [13]beschrieben. Ein Merkblatt der DGZfP ist seit 2009 erhltlich [14]. Die Ortung vonHllrohren ist unter bestimmten Bedingungen zwar mglich ([13] [15]), sollte aberVorzugweise mit Ultraschall durchgefhrt werden.Im Gegensatz zum Ultraschall-Verfahren, das sich i.d.R. auf die Laufzeitmessungdes ersten reflektierten Impulses beschrnkt, werden beim Impakt-Echo-VerfahrenVielfachreflexionen ausgewertet. Auf der Bauteiloberseite werden durch einenkurzen Schlag mit einer Kugel akustische Wellen generiert und derenVielfachreflexionen im Bauteil gemessen (Abb. 3a).


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Treten im Bauteil nderungen der akustischen Impedanz auf, z. B. an derBauteilrckwand oder der Grenzflche zu einer Fehlstelle (unverpresster, mit Luftgefllter Bereich eines Hllrohrs), so kommt es zur Reflexion der Welle. Dieauftretenden Vielfachreflexionen eines eingeleiteten Impakts werden mit Hilfeeines Sensors ber die Zeit aufgezeichnet und digitalisiert. Diese Daten werden

vom Zeitbereich in den Frequenzbereich bertragen (Fourier-Transformation).Dominante Frequenzen infolge von Vielfachreflexionen der Wellen an derBauteilrckseite oder an Fehlstellen erscheinen als Anzeige im Frequenzspektrum(Frequenzbereich von ca. 2 bis 40 kHz). Der charakteristischen Frequenz (f), ander diese Spitzen auftreten, kann bei bekannter Ausbreitungsgeschwindigkeit derWellen (v) die Tiefe des Reflektors (d) ber die Beziehung d = v/(2*f) zugeordnetwerden (Abb. 3a).Die Ergebnisse knnen analog der Darstellung bei Ultraschall in verschiedenenSchnitten dargestellt werden. Abb. 3b zeigt ein stufenfrmiges Betonbauteil unddie als B-Bild dargestellten Ergebnisse der Reflexionen der Rckwand.

(a) (b)

Abb. 3 (a) Vielfachreflexionen an einem Bauteil mit Fehlstellen (links unten) im Zeitbereichdargestellt (links oben); transformiertes Signal im Frequenzbereich (rechts oben); Schnittdurch das Bauteil ber die Tiefe in Grauwertdarstellung (B-Bild, rechts unten) [15](b) Oben: Stufenfrmiges Betonbauteil; unten: B-Bild Darstellung der Reflexionen derBauteilrckwand.


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3 Elektromagnetische Verfahren

Elektromagnetische Wellen werden bei der zerstrungsfreien Prfung imBauwesen in verschiedenen Frequenzbereichen erzeugt bzw. detektiert:

Radar 500 kHz Hz bis 2,6*GHz Infrarot-Thermografie 3*1011Hz bis 3,8*1014Hz (Wrmestrahlung) Radiografie 1016bis 1021Hz (Rntgen- und Gammastrahlung)

3.1 Radar

Radar wird im Bauwesen in verschiedenen Bereichen eingesetzt. In der 2008berarbeiteten Richtlinie B10 der DGZfP [16] werden u.a. folgendeAnwendungsbeispiele nher beschrieben:

Ortung von Objekten in Mauerwerk

Feuchteverteilung in Mauerwerk, Ortung von Spanngliedern und Bewehrung in Betonbauteilen Ortung von Ankern in Betonfahrbahnen Belagschichtdickenmessung an Brcken Baugrunderkundung

In [16] werden auch ausfhrlich die Grundlagen des Verfahrens aufgezeigt, die aufder Aussendung elektromagnetischer Wellen und deren Einleitung in das zuuntersuchende Bauteil beruhen. In der Baupraxis werden zur Untersuchung vonBetonbauteilen Antennen mit Mittenfrequenzen im Bereich von 500 MHz bis 2,6GHz verwendet. Die Wellenausbreitung im Bauteil hngt von der Verteilung der

dielektrischen Eigenschaften ab. Auf ihrem Weg wird die Welle an Grenzflchenvon Materialien mit unterschiedlichen dielektrischen Eigenschaften gestreut undreflektiert (Abb. 4).An der Grenzflche Luft/Beton (Bauteilrckwand, Fehlstelle) entstehenReflexionen. An der Grenzflche Beton/Metall (schlaffe Bewehrung, Hllrohr)treten Totalreflexionen auf. Die mit der Empfangsantenne aufgenommenenReflexionen und Streuungen werden als Funktion der Laufzeit t digitalaufgezeichnet (A-Bild, Abb. 4). Ist die Dielektrizittszahl des untersuchtenBaustoffs und damit die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Wellen bekannt, lsstsich aus der Laufzeit der Reflexionen die Tiefe der Reflektoren (Rckwand,Bewehrung, Grenzflche/Fehlstelle) ermitteln. Stellt man die Amplituden mehrererA-Bilder entlang einer Messstrecke farbcodiert dar, so entsteht ein Radargramm(B-Bild). Die Reflexionen der Bewehrungsstbe sind im B-Bild an den typischenReflexionshyperbeln zu erkennen (Abb. 5). Der Scheitel der Hyperbel markiert dieLage des Bewehrungsstahls.


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Abb. 4 Pinzip des Impulsradars; Ausbreitung und Reflexion eines Impulses

Abb. 5 Links: Verschiedene Positionen beim berfahren einer Messstrecke mit einer Antenne.Mitte: Radargramm mit Reflexionshyperbel. Rechts: Radargramm zur Bewehrungsortungentlang einer Messstrecke.

Die Anwendung der bereits im Abschnitt zu Ultraschall erwhnten SAFT-Rekonstruktionsrechnung fhrte auch bei Radar zur deutlich verbessertenbildgebenden Darstellung von Radar-Ergebnissen: Die typischenReflexionshyperbeln, deren Scheitelpunkte die Lage eines Bewehrungsstahlsdarstellen, verschwinden und werden zu Punkten reduziert, die den Ort derStablage angeben (Abb. 6). Diese Art der Datenverarbeitung wird bei Radar alsMigration bezeichnet.

(a) (b)Abb. 6 Bild B11 (a) Ergebnisse einer Radarmessung an einer Stahlbetonplatte mit

Fehlstelle und Hllrohr. Die Scheitel der typischen Reflexionshyperbeln markieren die

Lage von Hllrohr und Fehlstelle. (b) Mit SAFT rekonstruierte Ergebnisse aus (a); dieReflexionen werden auf die tatschliche Lage des Reflektors fokussiert. [18]


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3.2 Infrarot-Thermografie

Die Infrarot-Thermografie umfasst berhrungslose Messverfahren zurbildgebenden Aufzeichnung von Temperaturverteilungen und -nderungen anOberflchen von Objekten aufgrund vom Objekt ausgehender Wrmestrahlung.

Grundstzlich unterscheidet man zwischen passiver und aktiver Thermografie.Die Methode der passiven Infrarot-Thermografie wird in der Bauphysik zur Ortungvon Klte- bzw. Wrmebrcken in Bauwerken sowie zur qualitativen Beurteilungvon Wrmedmmung angewandt. Dieser seit Jahren bewhrte Einsatzbereichwird hier nicht weiter vertieft.Fehlstellen in oberflchennahen Bereichen werden mit Hilfe der aktivenThermografie geortet. Dabei wird am zu untersuchenden Bauteil durch Heizen miteinem Wrmestrahler ein Temperaturgradient zur Oberflche und/oder zurUmgebung hin erzeugt. Anschlieend wird das Abkhlungsverhalten auf derOberflche mit einer Infrarot-Kamera bildgebend aufgezeichnet. Fehlstellen habeni.d.R. von der Umgebung abweichende thermische Eigenschaften (Dichte,spezifische Wrmekapazitt, thermische Leitfhigkeit). Sie knnen durch hhereoder niedrigere Temperatur auf der Oberflche nachgewiesen werden.Folgende Anwendungen zur Ermittlung des Bauteilzustands und zurQualittssicherung werden in [17] und [19] beschrieben:

Ortung von Fehlstellen in Beton bis rd. 10 cm Tiefe Ortung von Ablsungen und Fehlstellen hinter einer Fliesenschale und von

Fehlstellen in der Bindeebene Fliese/Mrtel Ortung fehlender Verklebungen von CFK-Laminaten auf Beton mit

bildgebender Darstellung

Verpressfehler in Hllrohren mit einer berdeckung von 5 cm bis 8 cm

Die Erwrmungszeiten betragen je nach Tiefe der erwarteten Fehlstellen zwischen5 und 60 Minuten. Fr Untersuchung von CFK-Laminaten knnen bereitsErwrmungszeiten von 15 Sekunden ausreichend sein.

Abb. 7 Links: Thermografiekamera, Erwrmungseinheit und Betonbauteil mit Fehlstellen. Rechts:Schematische Darstellung des Betonbauteils mit Fehlstellen [17].


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19,6

30,8

TemperaturinoC

19,3

23,5

TemperaturinoC

Abb. 8 Thermogramme des in Abb. 7 dargestellten Bauteils nach einer Erwrmungszeit von 10

Minuten. Das linke Thermogramm (9 Minuten Abkhlungszeit) zeigt kontrastreich dieoberflchennahen Fehlstellen, das rechte Thermogramm (58 Minuten Abkhlzeit) bildetauch die tieferliegenden Fehlstellen ab [17].

3.3 Radiografie

Die Radiografie basiert auf der Schwchung (Absorption) der ionisierendenPrimrstrahlung (Rntgen- oder Gammastrahlung) durch Dichte-, Material- undMaterialdickenunterschiede im Bauteil. Dabei nutzt man den Effekt aus, dass dieAbsorption elektromagnetischer Strahlung im Rntgen- und Gammabereichpraktisch nur von der Dicke und der Dichte des Materials abhngt und deshalbBeton, Bewehrung und Fehlstellen deutlich unterschieden werden knnen.Als Strahlenquelle wird eine Rntgenquelle oder ein Radionuklid (Kobalt 60Co undIridium 192Ir) verwendet. Als Bildaufnahmesystem dienen radiografische Filme,digitale Speicherfolien, Fluoroskope, Bildverstrker oder elektronische

Halbleiterdetektoren. Die hohe Durchdringungsfhigkeit der Strahlung durch diemeisten Werkstoffe fhrt zu einer Schwrzung des Films bzw. zu Analog- oderDigitalsignalen bei den elektronischen Detektionssystemen. Die Wahl derStrahlenquelle richtet sich im Wesentlichen nach den zu durchstrahlendenBauteildicken. Der nutzbare Messbereich liegt fr 60Co zwischen 20 cm und 60cm, fr 192Ir bis 35 cm und fr Rntgenstrahler bis zu 30 cm Bauteildicke.Auf dem Bildaufnahmesystem zeichnet sich dann eine zweidimensionaleProjektion ab (Abb. 9a links). Die Bewehrung zeichnet sich durch geringere, derBeton durch eine grere Schwrzung bzw. Signalintensitt ab. Durch Filterung,die auf einem strukturorientierten Algorithmus basiert, der nur horizontale und/odervertikale Strukturen hervorhebt, knnen die Ergebnisse einer bildgebenden

Darstellung noch verbessert werden (Abb. 9a rechts).


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Bei der Anwendung der Radiografie ist stets auf die Einhaltung derStrahlenschutzbestimmungen zu achten (Abb. 9b). Auerdem ist fr diePositionierung von Strahlenquelle und Bildaufnahmesystem der zweiseitigeZugang am Bauteil erforderlich. Deshalb erfolgt der Einsatz i.d.R. an Bauteilen mithoher Standsicherheitsrelevanz, die eine sehr detaillierte Darstellung des

Untersuchungsbereiches erfordern, insbesondere dann, wenn andere ZfPBau-Verfahren aufgrund der Randbedingungen nicht einsetzbar sind. Darber hinauswird Radiografie an kulturell schtzenswerter Bausubstanz eingesetzt, dieberhrungslose Untersuchungen erfordern. Zur genaueren Bestimmung dergeometrischen Abmae von Einbauteilen knnen Stereoradiografie oderlaminografische Rekonstruktionsverfahren [20] eingesetzt werden. Dazu sindmindestens zwei oder mehr Aufnahmen aus unterschiedlichen Einstrahlrichtungen(Mehrwinkel-Technik) erforderlich. Die Rekonstruktion des Einbauteils kann durcheine grafische oder computergesttzte Rckprojektionstechnik erfolgen. Dasrekonstruierte Bild ermglicht die quantitative Vermessung der Tiefe und desDurchmessers von metallischen Einbauteilen.

(a) (b)

Abb. 9 (a) Vergleich der gemessenen (links) und gefilterten (rechts) Projektion einesStahlbetonbauteils. Die Filterung basiert auf einem strukturorientierten Algorithmus, dernur horizontale und/oder vertikale Strukturen hervorhebt.(b) Sicherheitsbereich einer Durchstrahlungsprfung (Betonplatte, d=30 cm) mitKobaltquelle. Im Hintergrund ist die Schlauchleitung zur Strahlenquelle zu erkennen. Miteiner Handkurbel wird die Strahlenquelle zum Durchstrahlungsbereich positioniert.

Handkurbel Schlauchleitung

Strahlenquelle


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4 Elektrochemische Verfahren

Die elektrochemische Potentialfeldmessung ist ein Verfahren zur Beurteilung desKorrosionsverhaltens der Bewehrung von Stahlbetonbauteilen. Grundlagen undAusfhrungshinweise sind im 2008 berarbeiteten Merkblatt B3 der DGZfP [21]

enthalten. Korrosionsaktive Bereiche knnen durch die Messung derelektrochemischen Potentialdifferenz lokalisiert werden. Zur Erfassung desaktuellen elektrochemischen Potentials an der Grenzflche Stahl/Beton des unterder Betonoberflche liegenden Bewehrungsstahls werden die an der Oberflcheankommenden Potentiale gemessen. Dies geschieht mit einem hochohmigenVoltmeter, das an einem freigelegten Bewehrungsstahl angeschlossen ist und miteiner Bezugselektrode verbunden ist (Abb. 10).Die Bezugselektrode wird ber die Betonoberflche entlanggefhrt. An Stellen, andenen die den Stahl passivierende Schutzschicht durchbrochen und somit deranodische Teil des Korrosionsprozesses, d. h. Metallauflsung, in Ganggekommen ist, werden niedrigere Potentiale gemessen. Zur Bewertung der

Korrosionsaktivitt knnen die Potentiale groflchig farbcodiert dargestelltwerden (Abb. 11). In Bereichen mit ausgeprgten Potentialgradienten ist von einergroen Korrosionswahrscheinlichkeit der Bewehrung auszugehen.Das Verfahren stellt eine relativ preiswerte Mglichkeit zur Ortung vonkorrosionsaktiven Bereichen vorzugsweise bei tausalzinduzierter Korrosion -dar. Es ermglicht jedoch keine Messung des Stadiums der Korrosion oder derKorrosionsrate. Die Durchfhrung der Messungen und die Interpretation derMessergebnisse muss einem Spezialisten vorbehalten sein. Eine unkritischeAnwendung kommerzieller Gerte kann unter Umstnden zu erheblichenFehlinterpretationen fhren.

Abb. 10 Prinzipskizze der elektrochemischen Potentialmessung [21]


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Abb. 11 Ergebnisdarstellung einer Potentialfeldmessung fr ein Stahlbetonbauteil mitausgeprgten Potentialgradienten, d.h. Bereichen mit groenKorrosionswahrscheinlichkeiten; Potentialangaben gegen Cu/CuSO4[22].

5 Magnetische Verfahren

Mit dem Remanenzmagnetismus-Verfahren wurde Ende der 1980er Jahre von derHochtief AG ein zuverlssiges schnell arbeitendes Verfahren entwickelt, mit demSpanndrahtbrche unabhngig von der Dicke der Betondeckung und durchDmm- und Putzschichten erkannt werden, auch wenn die Brche unter einemBgel verborgen sind (Abb. 12a). Das Verfahren wurde Mitte 1989 durch dasInstitut fr Bautechnik begutachtet. Es nutzt das Prinzip, dass ein magnetisiertesSpannglied ein charakteristisches, messbares Magnetfeld besitzt. An Bruchstelleneinzelner Spanndrhte bildet sich ein neuer Nord- und Sdpol aus (Abb. 12b). Dashervorgerufene Streufeld ist an der Betonoberflche messbar. Die Strke diesessignifikanten Signals gibt Auskunft ber die Querschnittsschwchung desSpannglieds.

(a) (b) (c)Abb. 12 (a) Bruch eines gesamten Spannglieds aufgrund von Spannungsrisskorrosion. (b)

Schematische Darstellung des magnetischen Streufelds an der Bruchstelle einesSpanndrahts. (c) Spanndrahtbruch und typisches Bruchsignal der transversalenKomponente der magnetischen Flussdichte (Foto und Abbildungen: TU-Berlin) [23].

Wird mit der Hallsonde die transversale Komponente der magnetischenFlussdichte gemessen, so tritt an der Bruchstelle ein charakteristischerSignalverlauf ein Nulldurchgang mit Vorzeichenwechsel auf (Abb. 12c). Die


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wichtigsten Einflussparameter sind die Betondeckung, die Anordnung derStahlbetonbewehrung und anderer sthlerner Ein- und Anbauten.Die berprfung von Spannbetonbauteilen auf Spanndrahtbrche wird infolgendenSchritten durchgefhrt:

Lokalisieren des Spanngliedverlaufs (i.d.R. mit Radar) Montage eines geeigneten Fhrungssystems fr die Magneten und die

Messsonden entsprechend dem Spanngliedverlauf (Abb. 13a und b) Magnetisierung der Spannsthle (Abb. 13a und b) Messung des Magnetfelds der remanent magnetisierten Spanndrhte (Abb.

13c) Signalverarbeitung und Interpretation der Messdaten

Das Aufmagnetisieren der Spannsthle bis zur Remanenz ist unbedingterforderlich, da die Messdaten sonst nicht zuverlssig interpretierbar sind. Wird

die Messung der magnetischen Flussdichte durchgefhrt, ohne zuvor diemagnetische Geschichte der Spannsthle durch ein Aufmagnetisieren bis zurRemanenz ausgelscht zu haben, sind Fehlinterpretationen vorprogrammiert.

(a) (b) (c)Abb. 13 (a) und (b): Hilfskonstruktionen zum Aufmagnetisieren von Lngsspanngliedern entlang

des Spanngliedverlaufs. (c) Messung des Magnetfelds mit einer Hallsonde nach demMagnetisieren von Querspanngliedern auf einem Brckendeck (Fotos: TU-Berlin).

Beim konventionellen Magnetisieren mit einem 30 kg-Magneten entlang desSpannglieds gelingt die remanente Magnetisierung bis zu Betondeckungen derSpannglieder von 30 cm. Die Spannglieder werden mit fr diesen Zweckentwickelten Elektromagneten aufmagnetisiert. Es stehen Hilfskonstruktionen zurVerfgung, um die Gerte auf der oberen, seitlichen und unteren Betonoberflche

exakt entlang dem Spanngliedverlauf zu fhren (Abb. 13a und b). Fr dieSpannungsversorgung ist ein normaler Netzanschluss (230 V, 16 A) ausreichend.Zur Messung der magnetischen Flussdichte werden Hallsonden verwendet, dieentlang des Spanngliedverlaufs Messdaten aufzeichnen (Abb. 13c). Die Signalewerden auf einem Messrechner wegabhngig dargestellt und abgespeichert.

Seit Ende 2005 steht ein Gesamtsystem zur Verfgung, mit dem auf einemBrckendeck schnell die Querspannglieder magnetisiert werden knnen [24]. DasSystem besteht aus einer rotierenden Sensoreinheit, die von IZFP Saarbrckenentwickelt und gebaut wurde. Die Sensoreinheit ist als Anhnger an denMagnetwagen ausgefhrt (Abb. 14a). Letzterer fhrt voran und magnetisiert die

Querspannglieder, deren Restfeldmagnetisierung daraufhin von der Sensoreinheiterfasst wird. Die Magnetisierungs- und Messgeschwindigkeit betrgt 300 m/h bzw.


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100 m/h, so dass eine Brcke von mehreren Tausend Quadratmetern in einerNacht untersucht werden kann [24]. Eine vorangehende Lageermittlung derSpannglieder mit Georadar ist nicht erforderlich.

Jochmagnete

Rotierende Sensoren

(a) (b)Abb. 14 (a) Von der TU Berlin eingesetztes Gesamtsystem zum Magnetisieren und Messen von

Querspanngliedern. (b) Freigelegtes Querspannglied einer messtechnisch ermitteltenVerdachtsstelle: alle Spanndrhte sind im Bereich von etwa 1 m gerissen.

Das System wurde u.a. 2008 in Zusammenarbeit mit der BAM an einemBrckenbauwerk angewendet, bei dem die Lage von angezeigtenVerdachtsstellen auf Spanndrahtbrche nachtrglich verifiziert werden konnte(Abb. 14).

6 Spektroskopische Verfahren

Mit der Laser-Induzierten Breakdown Spektroskopie (LIBS) wird einspektroskopisches Verfahren vorgestellt, mit dem die Elementverteilung anOberflchen bestimmt wird. Das Verfahren kann im Bauwesen zur Zementanalyseund zur Ermittlung bauschdlicher Salze (Chloride und Sulfate) verwendet werden[25]. Bei der Messung wird mit Hilfe eines gepulsten energiereichen Laserstrahlsein Plasma erzeugt, dessen emittierte Fluoreszenzstrahlung in einemSpektrometer analysiert wird. Das ermittelte Linienspektrum wird in dem fr dieuntersuchten Elemente spezifischen Spektralbereich betrachtet. Dabei ist dieWellenlnge bei der eine Spektrallinie auftritt charakteristisch fr das untersuchteElement, z. B. Chlor, Calcium oder Sauerstoff (Abb. 15). ber die Intensitt bzw.

die Flche unter der Spektrallinie wird durch Kalibrierung ein Bezug zumElementgehalt hergestellt. Durch stchiometrische Berechnung wird auf denbaupraktisch relevanten Chlorid- oder Sulfatgehalt geschlossen.Oberflchen knnen im Millimeterraster untersucht und die Elementgehaltefarbcodiert bzw. in Grauwerten dargestellt werden (Abb. 16a). LIBS erlaubtgegenber den klassischen nasschemischen Analysen Eindringprofile imMillimeter-Raster zu erstellen (Abb. 16b), die eine genauere Abschtzung desweiteren Eindringverhaltens ermglichen. Damit kann der Betonabtrag im Fall vonchloridinduzierter Korrosion zuverlssig bestimmt werden. Darber hinaus ist einNachweis von Chloriden in Rissspitzen an entnommenen Bohrkernprobenmglich.


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120

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160180

200

220

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836 838 84015

20

25

30

Cl @ 837.594 nm

wavelenght (nm)

intens

ity

(arb

itraryun

its

)

Cl

wavelength (nm)

O

O

Na Ca

Ca Ca Ca

aggregatecement

intens

ity

(arb

itraryun

its

)

Zement

Zuschlag

Wellenlnge

Abb. 15 Typische Linienspektren fr Zement mit signifikanten Calciumlinien und Gesteinskrnung

mit einer signifikanten Sauerstofflinie. Die Intensitt der Chlorlinie (im Ausschnitt obenlinks) ist gegenber Sauerstoff und Calcium erheblich geringer.

(a) (b)

Abb. 16 (a) Betonoberflche, die mit 30 x 20 Messungen untersucht wurde (links) und farbcodiertebzw. Grauwert-Darstellung der Chloridgehalte (rechts). Die Gesteinskrnung und daranangrenzende chloridbelastete Bereiche sind deutlich unterscheidbar.(b) Aus dem Messraster erzeugtes Tiefenprofil mit Auflsung im 2mm-Raster. ImVergleich dazu Chloridgehalte aus nasschemischer Analyse von Bohrmehlproben im

10mm-Raster [25].

Zwischenzeitlich wurde eine mobile Apparatur zur Ermittlung des Chloridgehaltsan Betonoberflchen von der BAM entwickelt und patentiert (Abb. 17). DieMethode kann in der Betoninstandsetzung als Ergnzung bzw. Alternative zurklassischen nasschemischen Analyse dienen. Damit steht ergnzend zurklassischen Nasschemie im Labor ein Vor-Ort-Verfahren zur Verfgung, mit demermittelt werden kann, ob der Betonabtrag im Fall von chloridinduzierter Korrosionoder bei Eintrag von Schwefelsure ausreichend ist. Die Anwendung des LIBS-Verfahrens zur Schadensdiagnose und Qualittssicherung ist demnach auch zurErmittlung von Schwefelgehalten im Fall biogener Schwefelsure an

Abwasserbauwerken mglich. Ein Praxisbeispiel zur Anwendung von LIBS zurSchadensdiagnose und Qualittssicherung ist in [26] und [27] beschrieben.


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(a) (b)

Abb. 17 (a) Von der BAM neu entwickeltes und patentiertes portables LIBS-Baustellengert zurQualittssicherung auf abgetragenen Betonoberflchen; (b) Einsatz des portablen LIBS-Gerts in einem Parkhaus. [27]

7 Verfahrenskombination und Automatisierung

Die kombinierte Anwendung verschiedener Verfahren wirkt sich vorteilhaft auf dieZuverlssigkeit zur Lsung von Prfaufgaben aus. Damit Ergebnisseverschiedener Verfahren miteinander verglichen werden knnen, mssen dieDaten spter in einem einheitlichen Koordinatensystem dargestellt werden. Dazuist der automatisierte Einsatz der Verfahren mit so genannten Baustellenscannernvon Vorteil. Mit den Scannersystemen wird ein Ultraschallprfkopf, eineRadarantenne oder ein Sensor zur Betondeckungsmessung in einemvorgegebenen Messraster ber die Oberflche bewegt. Dies geschieht im Fall vonRadar bzw. Wirbelstrom kontinuierlich mit Flchenleistungen von bis zu 15 m pro

Stunde bei einem Linienabstand 5 cm (Radar). Dagegen erfordert Ultraschall einediskontinuierliche Datenaufnahme, da der Prfkopf an jeder Stelle positioniertwerden muss. Das fhrt zu Flchenleistungen von nur rd. 1,5 m/h [29]. An derBAM und an der MfPA in Weimar wurden in den vergangenen Jahrenverschiedene Systeme entwickelt (Abb. 18a und b; [28] bis [30] und [11]).

Ein weiteres von der BAM entwickeltes Scannersystem wurde zur groflchigenUntersuchung von Lngstrgern an einer Autobahnbrcke bei Hagen im Zuge derA1 verwendet (Abb. 18c, [31]). Die Lngstrger vom System Baur-Leonhardtweisen eine Vorspannung bestehend aus nur einem Blechkasten mitKantenlngen von rd. 13 cm auf, der einen Flchenanteil des Verpressmrtels vonnur rd. 10% aufweist (Abb. 19).


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(a) (b)

(c) (d)

Abb. 18 (a) Baustellenscanner mit multifunktionalem Prfkopf zur gleichzeitigen Ultraschallecho-und Impakt-Echo-Messung (links unten) bzw. Radarmessung (rechts unten). (b) Scannerzum Einsatz an vertikalen Flchen unter Brckenkappen, (c) ber-Kopf-Einsatz mitSaugscanner. (d) Selbstfahrender Stepper. [Eigenteintwicklungen der BAM] [29], [31]

(a)

(b)Abb. 19 (a) Untersuchte vorgespannte Lngstrger des Bauwerks (Spannsystem Baur-Leonhardt)

mit (b) den typischen Blechksten, in denen die Spanndrhte verlaufen [31]


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Abb. 20a zeigt die Anordnung der einzelnen Messflchen fr Radar undUltraschallecho, die jeweils mit dem Scanner in einem Raster zwischen 2 und 5cm abgetastet bzw. abgefahren wurden.

(a)

PfeilerII

5.26 7.003.50 1.75

Achse

Quertrger

1.4

95

17.51

1.25 1.25 1.50

0.30 0.02

1.10 1.50 1.50 1.50 1.50 0.695 0.30

Messfeld 1

Fahrbahnplatte

Messfeld 5Messfeld 4 Messfeld 3 Messfeld 2

Messfeld 6Messfeld 9 Messfeld 8

0.1

24

0.5

5

0.8

21

0.1

17

0.8

0

0.5

78

Messfeld 7

00

(b)

Abb. 20 (a) Anordnung der Messfelder fr Radar und Ultraschallecho an der Seitenwand desLngstrgers. (b) Ergebnisse der Ultraschallechomessung in Bezug zurBauwerksgeometrie. [31]

In Abb. 20b ist die bildgebende Darstellung der Ultraschallechomessungendokumentiert. Der Verlauf des Spannglieds kann ber die gesamte untersuchteFlche przise verfolgt werden. Zusammen mit der Tiefenlage und derBauteildicke lieen sich aus den Ergebnissen die erforderlichen Informationen freine statische Nachrechnung generieren.

z = 80 mm

x Achse in mm

yAchseinmm

12145 72010145 414561458145 2145120

920

720

520

320

(a)

yAchseinmm z = 130 mm

12145 72010145 414561458145 2145

x Achse in mm

120

920

720

520

320

(b)Abb. 21 Bildgebende Darstellung der Ergebnisse der Radarmessungen: (a) Reflexionen in einer

Tiefe von 80 mm, (b) in einer Tiefe von 130 mm (y-Achse um Faktor 2 gedehnt). [31]


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Zur Bestimmung der Lage der schlaffen Bewehrung, etwa zur Ermittlung vonSchubbewehrung oder der Bewehrungsfhrung an ggf. vorhandenenKoppelfugen, eignen sich Radaruntersuchungen und die bildgebende Darstellungder Ergebnisse. In Abb. 21 sind die Radarergebnisse in verschiedenen Tiefendargestellt (die y-Achse wurde um den Faktor 2 gedehnt). Abb. Abb. 21a zeigt die

schlaffe Bewehrung in einer Tiefe von rd. 80 mm. Abb. Abb. 21b zeigt dasSpannglied in einer Tiefe von rd. 130 mm.

(b)

(c)

(a) (d)Abb. 22 (a) OSSCAR Scannersystem mit den verwendeten Messgerten fr Radar (Mala ProEx),

Ultraschallecho (ACSYS A1220) und Wirbelstrom (Proceq Profometer 5+);Prfkopfhalterungen fr (b) Radarantenne, (c) Ultraschallprfkopf und (d) Sensor zurBetondeckungsmessung [32]

Eine weitere Entwicklung der BAM in Zusammenarbeit mit 12 Partnern ist dasScannersystem OSSCAR (On-Site SCAnneR, www.osscar.eu), das fr eineVerfahrenskombination aus Radar, Ultraschall und Wirbelstrom(Betondeckungsmessung) konzipiert wurde. Alle drei Verfahren fahren jeweils ineinem separaten Messgang auf einer Flche von 1,0 x 0,6 m ein Messraster ab,dessen Messpunktabstand bis zu 1 cm betragen kann. Dabei sind alle dreiaufgenommenen Flchen kongruent. Das Scannersystem (Abb. 22a) besteht ausdrei Messgerten, die am Markt erhltlich sind und die nur mit geringfgigerModifikation am Scanner befestigt werden (Abb. 22b-d). Damit kann ein Nutzerdiese Gerte weiterhin als einzelne Handmessgerte und als automatisiertesSystem zur Verfahrenskombination verwenden. Der Rahmen ist in die dreiHauptachsen zerlegbar und damit auch zum Einsatz in schwer zugnglichenBrckenbauteilen (Mannloch, Kriechgnge) einsetzbar. Daher wurde auch eine


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relativ kleine Messflche gewhlt, um auch in beengten Verhltnissen messen zuknnen. Im Gegenzug wurde darauf geachtet, dass das Umsetzen des Scannerseinfach mglich ist und ein Gewicht von weniger als 20 kg auch die Montagedurch eine Person erlaubt. Das System kann wahlweise mit Ankern oderzerstrungsfrei mit Saugfen am Bauwerk befestigt werden. Im letzteren Fall ist

allerdings ein Kompressor mit entsprechenden Druckluftzuleitungen erforderlich.Gerade an alten Brcken mit geringer Betondeckung der Hllrohre hat sich dieAnkopplung des Scanners mit Saugfen als unumgnglich erwiesen, da durchdas Bohren von Ankern zur Befestigung die Spannglieder beschdigt werdenknnen.

Ein weiteres Beispiel fr die Automatisierung ist die Entwicklung einerMultisensorplattform zur groflchigen Untersuchung von Parkdecks:

Im Rahmen des Verbundforschungsprojekt BetoScan (www.betoscan.de) wurdeein mit zerstrungsfreier Messtechnik ausgestatteter Roboter entwickelt, der in der

Lage ist, groe horizontale Flchen von bis zu mehreren Hundert Quadratmeternpro Tag in einem ausreichend dichten Messraster gleichzeitig mit mehrerenVerfahren zu untersuchen. Auch hier ist der Grundgedanke, die Zuverlssigkeitder Messergebnisse durch den Vergleich der Ergebnisse unterschiedlicherMessverfahren an einem Messort zu erhhen.

(a) (b)

Abb. 23 (a) Roboterplattform mit Sensorik (Wirbelstrom, Mikrowellen-Feuchtemesser,Ultraschallarray, Radar) (b) bersicht aller modular einsetzbaren Sensoren. [33]

Mit dem entwickelten BetoScan-System steht erstmals eine selbstnavigierende

Roboterplattform zur Verfgung, die ber die Mglichkeit verfgt, modular einzelneSensoren gezielt einzusetzen und deren Messwerte ortsreferenziert in einemeinheitlichen Koordinatensystem in so genannten Zustandskarten darzustellen.

Beispielhaft zeigt Abb. 24 das Ergebnis einer ersten Betondeckungsmessung mitWirbelstrom in einem Parkhaus ber eine Flche von 100m, die innerhalb einervon 90 min nahezu flchendeckend aufgenommen wurde. Der Abstand derFahrspuren betrug 20 cm, jeden Zentimeter innerhalb der manderfrmigenFahrspuren wurde ein Wert erhoben. Derzeit wird an der Optimierung derMessintervalle im Zusammenhang mit der Fahrgeschwindigkeit gearbeitet, sodasshier noch zeitliche Verbesserungen um Faktor zwei zu erwarten sind.


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Abb. 24 Betondeckungsmessung in einem 20x5m groen Bereich (links aus Platzgrndenverzerrt dargestellt) und rechts die Vergrerung des blauen Bereichs. In derDetailaufnahme des aufflligen Bereichs bei etwa (1,3 m; 15 m) wurde diese kleinereFlche zustzlich in Querrichtung mit einem Messpunktabstand von 1 cm untersucht. In

der grafischen Darstellung kann dadurch die Lage einzelner Bewehrungsstbe aufgelstwerden..

Die offene Architektur der Software erlaubt es, weitere automatisierbarezerstrungsfrei arbeitende Sensoren nachtrglich einfach zu integrieren. EineVerfahrenskombination beispielsweise aus Betondeckungsmessung, Feuchte-messung und Potentialfeldmessung ist gleichzeitig parallel mglich. Abhngig vomMessraster und Spurabstand knnen so pro Tag mehrere Hundert Quadratmetereines Parkdecks untersucht werden.Bei automatisierten Messungen sind stets die gleichen Randbedingungen zubeachten und mindestens die gleiche Erfahrung des sachkundigen Bedienersvorauszusetzen, wie bei Handmessungen. Der Roboter ist deshalb stets nur alsWerkzeug zu verstehen, der dem sachkundigen Bediener schnell zuverlssigeund auswertbare Ergebnisse liefert.

8 Zusammenfassende Betrachtung

Neben der Leistungsfhigkeit eines ZfPBau-Verfahrens, das fr die Bearbeitungeiner Prfaufgabe ausgewhlt wurde, sind zur Abschtzung des Messerfolgs auchdie Verfahrensgrenzen zu bercksichtigen. Des Weiteren ist die Kenntnis der zuerwartenden Konstruktion und der Zugnglichkeit unerlsslich. Sofern mglichsollten vorhandene Planunterlagen eingesehen werden oder Erfahrungswerte aus

vergleichbaren Konstruktionen angesetzt werden, so dass Bewehrungsgehalte,das Vorhandensein von Abdichtungslagen bzw. ungefhr vorhandene Dicken(nicht einsehbarer Bauteile) abgeschtzt werden knnen.Meist erfolgt die Vorauswahl eines schadensverdchtigen Bereichs durch einensachkundigen Bauwerksprfer. Die Grenordnung wirtschaftlich prfbarerFlchen ist stark verfahrensabhngig und liegt fr das Potentialfeldmessverfahrenund das Remanenzmagnetismusverfahren im Bereich mehrerer HundertQuadratmeter, wobei oft ganze Brckenflchen oder Parkdecks untersuchtwerden. Abhngig vom Messspurabstand knnen Flchen dieser Gre auchwirtschaftlich mit Radar untersucht werden. Fr die akustischen Verfahren Impakt-Echo und Ultraschallecho sollte sich die Auswahl auf einige Quadratmeter in

Abhngigkeit vom Messraster beschrnken. Radiografische Verfahren sind sehraufwendig und erfordern beidseitigen Zugang des zu untersuchenden Bauteils. Ihr


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Einsatz sollte sich punktuell auf konkrete Verdachtsstellen beziehen. Dafr liefernsie aber das hchste Auflsungsvermgen bei der bildgebenden Darstellung derErgebnisse.Ansonsten ist zu beachten, dass sich innerhalb eines Bauwerks dieRandbedingungen der Messung ndern (Feuchtegehalt, Bewehrungsgehalt,

Zwischenlagen aus bituminsem Material). Deshalb liefert die Kombinationmehrerer Verfahren das Maximum an Informationen aus dem Bauteil. WhrendRadar in den oberen Bereichen eines Bauteils sehr gut Bewehrung undmetallische Hllrohre abbildet, kann das Ultraschallverfahren aus greren Tiefeninsbesondere unterhalb dichter Bewehrung Informationen ber Bewehrung oderBauteildicke liefern. Durch Radar lokalisierte Hllrohre knnen von Impakt-Echound Ultraschallecho auf ihren Verpresszustand untersucht werden. Whrend mitakustischen Verfahren im Falle stark durchfeuchteter Bauteile im Gegensatz zuRadar noch Informationen gewonnen werden knnen, liefert Radar nochInformationen aus tieferen Schichten, wenn mehrschichtige Bauteile durchLuftschichten, Folien oder Bitumenbahnen unterteilt sind.

Aber erst der gemeinsame Einsatz von Ultraschallecho, Impakt-Echo und Radarverbunden mit Daten-Fusion aus den gewonnenen Ergebnissen ermglicht eineerheblich verbesserte Aussagequalitt von Ergebnissen. Da die Randbedingungenam Bauwerk hinsichtlich Durchfeuchtung, Bewehrungsgehalt und Schichtaufbaustndig variieren, ist nur durch den kombinierten Einsatz mehrerer Verfahren einMaximum an Informationen zu erzielen. Radar, Ultraschallecho und Impakt-Echolassen sich wirtschaftlich zur Untersuchung mehrerer Quadratmeter pro Tageinsetzen.

9 Literatur[1] Schickert, G., Krause, M. und H. Wiggenhauser: ZfPBau-Kompendium, Internetprsenz:

http://www.bam.de/zfpbau-kompendium.htm(2004).[2] Wiggenhauser, H. und A. Taffe: Zerstrungsfreie Prfung im Bauwesen, in: Cziesielski, E. (Hrsg.);

Bauphysik-Kalender 2004, Berlin: Ernst und Sohn (2004) Kap. C1, S. 305-418.[3] [Taffe, A.: Zur Validierung quantitativer zerstrungsfreier Prfverfahren im Stahlbetonbau am Beispiel

der Laufzeitmessung. In: Schriftenreihe des Deutschen Ausschusses fr Stahlbeton, Heft 574, BeuthVerlag, Berlin (2008), Dissertation

[4] Reinhardt, H.-W.: Echo-Verfahren in der zerstrungsfreien Zustandsuntersuchung vonBetonbauteilen in Bergmeister, K. (Hrsg.); BetonKalender 2007, Verkehrsbauten-Flchentragwerke.Berlin: Verlag Ernst & Sohn, Bd. 1, Kapitel V, S. 479-598

[5] DIN, Normenausschuss Bauwesen: DIN 1076: Ingenieurbauwerke im Zuge von Straen und Wegen,berwachung und Prfung, Ausgabe 11/1999, Berlin: Beuth Verlag (1999).

[6] Bundesministerium fr Verkehr, Bau- und Wohnungswesen, Abteilung Straenbau: Richtlinie zureinheitlichen Erfassung, Bewertung, Aufzeichnung und Auswertung von Ergebnissen derBauwerksprfungen nach DIN 1076 (RI-EBW-PRF), Ausgabe 2003, Verkehrsblatt-Verlag (2003).

[7] Krieger, J., Kaschner, R. und P. Haardt: Die objektbezogene Untersuchung und Bewertung vonBrcken im Rahmen des Bauwerks-Management-Systems, Bautechnik 77 (2000) 7, S. 453-463.[8] Bundesanstalt fr Straenwesen: Leitfaden Objektbezogene Schadensanalyse, Internetprsenz:

http://www.bast.de (2008) unter Fachthemen / Objektbezogene Schadensanalyse beiIngenieurbauwerken / Download des Leitfadens.

[9] Richtlinie fr die Anwendung der zerstrungsfreien Prfung von Tunnelinnenschalen (RI-ZFP-TU)Ausgabe 2007, ZTV-ING, Teil 5, Abschnitt 1, Anhang A.

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[12] Taffe, A., Krause, M., Milmann, B. und E. Niederleithinger: Zerstrungsfreie Untersuchungen anFundamentplatten, Beton und Stahlbetonbau 99 (2004)12, S. 1000-1004.

[13] Wiggenhauser, H.: Impact-Echo, in: Cziesielski, E. (Hrsg.); Bauphysik-Kalender 2004, Berlin: Ernstund Sohn (2004) Kap. C1, 2 Strukturaufklrung, Abschn. 2.6, S. 358-365.


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[14] DGZfP , Merkblatt fr Impakt-Echo (B11) , Deutsche Gesellschaft fr Zerstrungsfreie Prfung e.V.,Berlin (2009)

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Proceedings on BB 85-CD.[21] DGZfP , Merkblatt fr elektrochemische Potentialmessungen zur Ermittlung vonBewehrungsstahlkorrosion in Stahlbetonbauwerken (B3) , Deutsche Gesellschaft fr ZerstrungsfreiePrfung e.V., Berlin (2008)

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Berlin: Verlag Ernst & Sohn, Bd. 1, Kapitel V Echoverfahren in der zerstrungsfreienZustandsuntersuchung von Betonbauteilen, Absch. 10, S. 562-567

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[32] Taffe, A. , Neue leistungsfhige Systeme zur zerstrungsfreien Prfung von Brcken im Zuge derobjektbezogenen Schadensanalyse (OSA) , Dokumentation Erfahrungsaustausch Brckenprfung2009, Mnchen, 23.09.2009, VFIB: Dsseldorf (2009) Kapitel IX.

[33] Stoppel, M., Taffe, A., Reichling, K. und J. Kurz , Zustandsermittlung und Schadensdiagnose frParkhuser mit automatisierten zerstrungsfreien Prfverfahren , Beton- und Stahlbetonbau, 104(2009) 10, Ernst & Sohn, S. 690-694


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Ansprechpartner an der BAM und TU-Berl in

Dr. H. Wiggenhauser

Leiter der Fachgruppe Zerstrungsfreie Schadensdiagnose undUmweltmessverfahren, Impakt-Echo-Verfahren

E-Mail: [email protected] Telefon: 030 / 8104 1440

Dipl.-Geophys.E. Niederleithinger

Geotechnische Verfahren und LIBSE-Mail: [email protected]: 030 / 8104-1442

Dr. M. KrauseAkustische Verfahren und UltraschallE-Mail: [email protected]: 030 / 8104-1442

Dipl.-Ing. T. KindRadar und Elektromagnetische VerfahrenE-Mail: [email protected]: 030 / 8104-1442

Dr.-Ing. A. TaffeKombination und Automatisierung von ZfPBau-VerfahrenE-Mail: [email protected]

Telefon: 030 / 8104-4244

Dr. C. MaierhoferThermografie-VerfahrenE-Mail: [email protected]: 030 / 8104 1441

Dr.-Ing. B. IseckePotentialfeldmessverfahrenE-Mail: [email protected]. 030 / 8104-1730

Dipl.-Ing. B. RedmerRadiografieE-Mail: [email protected]. 030 / 8104-3653

Prof. Dr.-Ing. B. HillemeierRemanenzmagnetismus zur SpanngliedbruchortungE-Mail: [email protected]

Tel.: 030 / 314 72-100 (TU-Berlin)

Dipl.-Ing. A. WaltherRemanenzmagnetismus zur SpanngliedbruchortungE-Mail;[email protected]. 03381 / 30 85 90 (BauConsulting)

Informationen im Internet

BAM Fachgruppe VIII.2

TU-Berlin, Fachgebiet Bau-stoffe und Baustoffprfung

http://www.bam.de/fg-82.htmhttp://www.bam.de/zfpbau-kompendium.htm

http://beta.bv.tu-berlin.de/indexo.html

BAM-Zerstörungsfreie_Verhahren_Stahlbeton

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