Ultraschall und Impact-Echo

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Labor für Technische Akustik

Transkript:

Moderne akustische Verfahren zur Prüfung von Betonbauteilen SVTI Schweizerischer Verein für technische Inspektionen Nuklearinspektorat ZfP-Labor

Bildquellen

In diesem Vortrag ZfP-Anwendungsgebiet Bauwesen (Beton) Ultraschall, Impact-Echo o Grundlagen und Anwendungen Stand von Wissenschaft und Technik Automatisierung Bildgebung Stärken und Schwächen

Impact-Echo

Manuell/Automatisiert

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

Dickenmessungen (1) Zeitsignal Fast Fourier Transform (FFT) Frequenzspektrum d = v/2f = 4040(m/s) / (2*6.71 khz) = 0.300 m Kenntnis der Schallgeschwindigkeit Kalibrierung Schätzung (ca. 4000 m/s)

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

Prüfung von Tunnelinnenschalen Prüfaufgabe: Detektion von Minderdicken Geregelt in Deutschland durch RI-ZFP-TU Methoden: Hoher Bewehrungsgrad Defekt (Minderdicke) Tunnelinnenschale Fotos: Bilfinger und Berger Impact-Echo Messung

3D Dickenplots

Ortung von Delaminationen (1) Bilder: Germann Instruments

Ortung von Delaminationen (2)

Ortung von Delaminationen (3)

Spannkanaluntersuchungen (1) unverfüllt verfüllt Bild: Germann Instruments

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

Hüllrohruntersuchungen Bilder: Germann Instruments Anzeige unverpresster Zustand Verifizierung

Kiesnestortung (Testkörper) Teskörper mit Kiesnest Ortung mit Impact-Echo

Kiesnestortung

Messung elastischer Parameter Bestimmung von: Longitudinalwellengeschwindigkeit c L Rayleighwellengeschwindigkeit c R CH2 CH1 Impact

Messung von Materialparametern Impact- Echo c L 1 υ = E ρ (1 + υ)(1 2υ ) c L c R Raw Density c R = 0.87 + 1.12υ 1+ υ E 1 ρ 2(1 + υ) Poisson s Ratio Shear Modulus Modulus of Elasticity 1 2ν c = 2 2ν R c L 1.13 0.16ν

Impact-Echo Software Macht den Stand von Wissenschaft und Technik für Anwender zugänglich Bildgebend

Zusammenfassung Impact-Echo Impact-Echo: Relativ weit verbreitetes Verfahren für Beton-ZfP Geeignet für breite, flächige Bauteile Praxis komplex! Bildgebende Anwendung Dickenmessung, Delamination, Hohlstellen, Spannkanäle Bestimmung von Materialeigenschaften durch Auswertung unterschiedlicher Wellenarten

Ultraschall

Ultraschall Puls-Echo Trockene Ankopplung 0 Transversalwelle 55 khz Mittenfrequenz 12 Senderelemente 12 Empfängerelemente

Ultraschall Puls-Echo Bilder: Proceq SA

Dickenmessungen mit Ultraschall Testblock mit Dickenbereichen 100-550 mm Messungen mit Scannersystem Film

Dickenmessungen mit Ultraschall B-, C-, D-Scan Bildgebung SAFT-Signalverarbeitung 3D Visualisierung Statistische Auswertung

Reflektorortung mit Ultraschall

Reflektorortung mit Ultraschall B-Scan SAFT B-Scan

Sampling Phased Array System MIRA

MIRA-System: Sampling Phased Array Device: A1040 MIRA from ACSYS, Moscow

Ortung von Verpressfehlern in Spannkanälen B-Scans Hüllrohr Rückwand Verpresst Unverpresst Sekundenschnelle Messung Derzeit wahrscheinlich bestes System zur Detektion von Verpressfehlern in metallischen Hüllrohren

Bestimmung elastischer Materialparameter Longitudinalwelle c L 1 ν = E ρ 2 ( 1+ ν )( 1 ν ) Messung:, c S = E 1 ρ 2 1+ν ( ) Transversalwelle: ν = 1 2 c c c 1 c S S L L 2 2 E ` Berechnung: 3/ 4c = 4ρ cl cs 2 L c 1 2 S,, G E = 2 ( 1+υ )

Zusammenfassung Ultraschall Dickenmessung, Delamination, Hohlstellen, Spannkanäle Dank Entwicklung spezieller Prüfköpfe sehr leistungsfähiges Verfahren Trockene Ankopplung Messung auch hinter metallischen Grenzschichten (im Hüllrohinneren oder bei dichter oberflächennaher Bewehrung) möglich Messung auf Abdichtungen, Estrich, etc. nicht möglich Eindringtiefe ca. 800 mm Leistungssteigerung insbesondere durch Einsatz von SAFT und Sampling Phased Array Bestimmung von Materialeigenschaften durch Kombination von Wellenarten

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

Vielen Dank daniel.algernon@svti.ch +41-44-877-6259