Zerstörungsfreie Untersuchung von Betonbauteilen mit dem Impact-Echo-Verfahren

Transkript

1 Zerstörungsfreie Untersuchung von Betonbauteilen mit dem Impact-Echo-Verfahren D. Algernon SVTI Schweizerischer Verein Nuklearinspektorat

2 Inhalt Impact-Echo - Prinzip Bildgebung Anwendungen Tücken Ausblick: Mikrofone als berührungslose Sensoren

3 Impact-Echo

4 manuell/automatisiert

5 Anwendungsgebiete Dickenmessung Ortung von Delaminationen Ortung von Hohlstellen bzw. Inhomogenitäten (z.b. Kiesnester) Spannkanalortung und -untersuchung bei Spannbetonbauwerken (Vorspannung mit nachträglichem Verbund)

6 Dickenmessungen

7 Zeitsignal Dickenmessungen(1) Fast Fourier Transform (FFT) Frequenzspektrum d = v/2f = 4040(m/s) / (2*6.71 khz) = m Kenntnis der Schallgeschwindigkeit Kalibrierung Schätzung(ca m/s)

8 Bildgebung A-Scan: Frequenzspektrum an einem Messpunkt, Amplitude über Frequenz bzw. Tiefe B-Scan: Graustufenplot nebeneinandergereihter A-Scans entlang einer Messlinie. Querschnitt entlang der Messlinie C-Scan: Schnitt durch Reihe von B-Scans bei einer bestimmten Tiefe (Frequenz), Tiefenschnitt parallel zur Oberfläche

9 Dickenmessungen+ Bildgebung B-Scan (Impact-Echogramm) Rückwand (Dickenanzeige) sichtbar als durchgehende Linie

10 IndirekteDetektion Visualisierung der Frequenzspektren an den Messpunkten entlang der Messlinie Rückwand (Dickenanzeige) sichtbar als durchgehende Linie LokaleDiskontinuität in der Rückwand = Indikator

11 Automatisierung -Automatisierte Untersuchung von Bauwerken -Impact-Echo und andere Verfahren (Radar, Ultraschall, )

12 Impact-Echo-Automatisierung -Vollständig automatisierte Scannersysteme - Hohe Positioniergenauigkeit -Konstanter Anpressdruck -hohe Messgeschwindigkeit -Höchstmaß an Reproduzierbarkeit -Auch für große Messflächen mit hoher Punktdichte geeignet

13 Impact-Echo-Automatisierung

14 Impact-Echo-Automatisierung

15 3D Dickenplots

16 Delaminationen (flächige Ablösungen)

17 Ortungvon Delaminationen(1)

18 Ortungvon Delaminationen(2)

19 Spannkanaluntersuchungen

20 Spannkanalunterusuchung(1)

21 Spannkanaluntersuchungen (2) Verpressfehler C-Scan B-Scan (Impact- Echogram) Detektion von Verpressfehlernanhand eines relativen Vergleichs der scheinbaren Rückwandverschiebung entlang des Spannkanals

22 Spannkanaluntersuchungen(3) Unverfülltes Hüllrohr: indirekter Nachweis durch Rückwandverschiebung Vollständig verpresster Spannkanal: Nachweis durch direkte Reflexion Vorsicht: nur selten so klar anzutreffen!

23 Tücken

24 Geometrieeffekte Reflexionenan den Grenzen des Bauteils Gefahr: Fehlinterpretation Tücken Dickenreflexion (P-Welle) Oberflächenwellen (R-Wellen) Direkte Reflexionen an den unteren Kanten (P-Wellen)

25 Verwandte: UltraschallPuls-Echo Eyecon by ACS, (RU) Trockene Ankopplung 12 Senderelemente 0 Transversalwelle 12 Empfaengerelemente 55 khz Mittenfrequenz SAFT Datennachverarbeitung

26 Ausblick

27 Ausblick: Berührungslose Sensoren

28 Prinzip für robustes IE-Mikrofonsystem Anforderung: robust gegenüber direkter Luftwelle Umgebungsgeräusch Verfahrgeräusch Weg: Kombinationvon Mikrofonen Teilweise akustische Abschirmung Signalverarbeitung

29 Spannkanllokalisierung/Mikrofonmessung Testkörper der BAM Berührungslose Mikrofonmessung Klare Detektion der Spannkanäle aufgrund scheinbarer Rückwandverschiebung

30 Nutzung verschiedener Wellenarten

31 Bestimmungvon Materialeigenschaften Nutzungder unterschiedlichen Wellenarten, die durchden Impact erzeugt werden

32 Bestimmungvon Materialeigenschaften Berechnung von Querdehnzahlaus Verhältnis von Oberflächenwellengeschwindigkeit zu Longitudinalwellengeschwindigkeit Unter Kenntnis von Rohdichte: Bestimmung von Elastizitätsmodul

33 Schlussfolgerung

34 Zusammenfassung& Einschätzung Impact-Echo: Relativ weit verbreitetes Verfahren für Beton-ZfP Geeignet für breite, flächige Bauteile Praxis komplex! Bildgebende Anwendung Dickenmessung, Delamination, Hohlstellen, Spannkanäle Einsatz von Mikrofonen vielversprechend (Entwicklungsphase) Bestimmung von Materialeigenschaften durch Auswertung unterschiedlicher Wellenarten

35 VielenDank