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Zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen

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Durch die zunehmende Alterung von Bauwerken gewinnt die Zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen (ZfP) an Bedeutung. Ihre Aufgabe ist im klassischen Sinne die Untersuchung der vorhandenen Bausubstanz auf Schädigungen. Aber auch bei der Qualitätssicherung während der Bauphase gewinnt die ZfP zunehmend an Bedeutung. Im Bauwesen sind meist Bauteile Gegenstand der Prüfung, vereinzelt können aber auch Verfahren der Werkstoffprüfung angewendet werden.

Geschichte Bearbeiten

Zur Untersuchung von Bauwerken auf Schäden werden bis heute hauptsächlich zerstörende Materialprüfverfahren angewendet. Dazu zählen unter anderem Härteprüfung an Betondruckwürfeln und -zylindern, Entnahme von Bohrkernen, Zug- und Biegeversuche etc. Durch die Notwendigkeit, für bestehende Bauwerke die Standsicherheit und Restlebensdauer zu beurteilen, wurden aus der Seismologie, der Medizintechnik sowie dem Maschinenbau bekannte Prüfverfahren nach den Anforderungen im Bauwesen weiterentwickelt, bzw. neue Verfahren für Bauspezifische Anwendungsgebiete entwickelt.

Grundlagen Bearbeiten

Verfahren Bearbeiten

Generell wird in der ZfP unterschieden zwischen aktiven und passiven Prüfverfahren. Bei aktiven Verfahren wird ein Signal durch das Bauteil gesendet und anschließend hinsichtlich Material- und Baustoffeigenschaften ausgewertet. Bei passiven Verfahren erzeugt das Bauteil das Signal selber. Dieses wird dann auf Entstehungsort und -typ ausgewertet.

Elastische Wellen Bearbeiten

Die in der ZfP eingesetzten Wellen (Schallwellen) können sich auf verschiedene Arten in dem zu untersuchenden Material ausbreiten. Die hierbei wichtigsten Wellenarten sind Longitudinalwellen (Primär- oder Kompressionswellen), Transversalwellen (Sekundär-, Scherwellen) und Oberflächenwellen (Rayleighwellen). Weitere Wellenarten, die auftreten können, sind Love-Wellen, Dehn- oder Biegewellen und Torsionswellen, die aber hier nur eine untergeordnete Rolle spielen. Für eine genauere Beschreibung der letztgenannten Wellen siehe Seismische Wellen.

Die Geschwindigkeit der Wellen hängt von Elastizitätsmodul , Dichte und Querdehnzahl (Poissonzahl) des übertragenden Mediums ab. In festen, homogenen, isotropen, unendlich ausgedehnten Medien gilt:

Wellengeschwindigkeit in Beton

In Beton liegt die Primärwellengeschwindigkeit zwischen 3500 und 4600 (C12/15 bis C100/115). Bei unbekannter Betondruckfestigkeit kann in erster Näherung von = 4000 ausgegangen werden. Der Zusammenhang zwischen Wellengeschwindigkeit, Wellenlänge und Frequenz ist gegeben durch:

Reflexion Bearbeiten

Trifft eine Schallwelle auf eine Grenzfläche, wird sie dort reflektiert bzw. gebrochen (Snelliussches Brechungsgesetz). Dabei bestimmt die akustische Impedanz den Anteil der reflektierten Wellenenergie. Je größer dabei der Impedanzunterschied, desto mehr Energie wird reflektiert. Die Impedanz Z wird bestimmt über die Dichte des Materials und die entsprechende Schallwellengeschwindigkeit :

Die Impedanz von Luft bei 15 °C beträgt damit und die Impedanz von Beton (C30/37) . Das bedeutet, dass an einem Schichtwechsel Beton – Luft und umgekehrt der größte Teil der gesendeten Schallenergie reflektiert wird. Einerseits können dadurch Fehlstellen im Baukörper gut erkannt werden, andererseits ist es kaum möglich zu sehen, was hinter solchen Schichtwechseln liegt.

Auflösung Bearbeiten

Je nach Zweck der Messung muss das Auflösevermögen und damit die Wellenlänge des Prüfimpulses angepasst werden. Je höher allerdings die Auflösung, desto kleiner die mögliche Eindringtiefe. Dies liegt an der Streuung und Absorption der Wellen im Bauteil. Die Schwierigkeit liegt also darin die Auflösung so hoch zu wählen, dass z. B. die Bewehrung gesehen werden kann, die Zuschläge im Beton die Wellen aber nicht schon streuen. Es werden alle Strukturen aufgelöst, die größer sind als die halbe Wellenlänge:

Sender und Empfänger Bearbeiten

Zur Erzeugung der Schallwellen werden Piezoelektrische Geber, mechanische Schläge (Impact) oder ZfP spezifische Sender, wie die Hsu - Nielson - Quelle (Bleistiftminenbruch), verwendet. Je nach Anforderung an Impulsstärke, Impulsdauer und Frequenzgehalt wird die passende Quelle gewählt. Als Empfänger kommen hauptsächlich Beschleunigungsaufnehmer (piezoelektrische Sensoren) zum Einsatz. Diese werden eingeteilt in resonante, multiresonante und breitbandige Sensoren, wobei die Übergänge fließend sind. Sie unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Frequenzantwortfunktion und Sensitivität und werden dem Aufgabengebiet entsprechend gewählt.

Elektromagnetische Wellen Bearbeiten

Elektromagnetische Wellen werden je nach Wellenlänge bzw. ihrer Frequenz unterschieden (siehe elektromagnetisches Spektrum). Der Zusammenhang zwischen der Frequenz f und der Wellenlänge λ wird beschrieben durch:
worin die Phasengeschwindigkeit ist.

Reflexion Bearbeiten

Trifft eine elektromagnetische Welle auf eine Grenzfläche, wird sie dort reflektiert. Dabei bestimmt die Dielektrizitätskonstante den Anteil der reflektierten Wellenenergie. Je größer dabei die Dielektrizitätskonstante (materialabhängig) ist, desto mehr Energie wird reflektiert. Die Impedanz Z wird bestimmt über die magnetische Permeabilität des Materials und die Dielektrizitätskonstante:

Die magnetische Permeabilität ist für alles Stoffe außer für Ferromagneten . Die Dielektrizitätskonstante von Wasser beträgt bei Raumtemperatur etwa . Da dieser Wert sehr groß ist, hängt die Dielektrizität von Baustoffen stark von deren Feuchtigkeit ab. Die Dielektrizitätskonstante von Beton liegt zwischen 4 und 14.

Auflösung Bearbeiten

Das Eindringvermögen von elektromagnetischen Wellen nimmt mit zunehmender Wellenlänge zu, die Auflösung ab. Radarwellen besitzen nach der Fresnelschen Theorie ein Auflösevermögen von

Demnach können mit einer 2,5 GHz Radarantennen im trockenen Beton Objekte von einer Größe minimal 6,4 cm in einer Tiefe von 10 cm geortet werden. Mit einer 300 MHz Radarantenne können im trockenen Beton 20 cm große Objekte in einer Tiefe von 10 cm geortet werden.

Prüfverfahren in der ZfP Bearbeiten

Ultraschalllaufzeit-Verfahren Bearbeiten

Auf beiden Seiten des zu untersuchenden Bauteils wird ein deckungsgleiches Messraster eingemessen. Anschließend wird die Laufzeit des Ultraschallimpulses für jeden Messpunkt ermittelt. Um Fehlstellen muss der Schall herumlaufen, was in einer höheren Laufzeit resultiert. Nach Bedarf kann auch das Frequenzspektrum oder die Intensität des empfangenen Signals gemessen werden.

Einsatzbereich:

  • Ermittlung der Homogenität: eine kleine Streuung der Laufzeiten bedeutet eine hohe Gleichmäßigkeit der Ausführung.
  • Minimierung zerstörender Bauteilprüfungen: im Bereich höherer Laufzeiten wird das Messraster verfeinert und somit die Schwachstelle eingegrenzt. Dort kann dann gezielt eine Probe entnommen werden.

Bemerkungen:

  • Bauteil muss von beiden Seiten zugänglich sein.
  • Hoher Zeitaufwand, da jeder Sender und Empfänger an das Bauteil angekoppelt werden muss.
  • Aussagen über die Intensität sind schwierig, da die Ankopplungen quasi nicht reproduzierbar sind.

Ultraschallecho-Verfahren Bearbeiten

Auf einem Messraster werden Ultraschallwellen in das Bauteil gesendet und die Reflexionen registriert. Ähnlich dem Ultraschalllaufzeit-Verfahren werden Laufzeit und gegebenenfalls Intensität und Frequenzspektrum gemessen.

Einsatzbereich:

  • Lokalisierung von Konstruktionselementen und Fehlstellen: eine niedrige Laufzeit des Impulses bedeutet eine kleine Tiefe bis zum Impedanzsprung (Reflexionsstelle). Worum es sich handelt, kann nicht direkt aus einer einzelnen Messung gesagt werden, kann sich aber im Vergleich mit den anderen Messpunkten ergeben.
  • Wanddickenmessung

Bemerkungen:

  • Messung funktioniert nur bis zum ersten Impedanzsprung, ist also für hochbewehrte Bauteile ungeeignet.

Frischbetonmessung Bearbeiten

In einem geometrisch definierten Messbehälter wird Frischbeton durchschallt und dabei die Schalllaufzeit, Energie, Frequenzspektrum und Temperatur über die Zeit aufgezeichnet. Aus diesen Daten können Rückschlüsse auf den Erstarrungsfortschritt gezogen werden.

Einsatzbereich:

  • Optimierung des Arbeitsablaufs bei zeitkritischen Bauprozessen
  • Qualitätssicherung
  • Entwicklung neuer Baustoffe

Bemerkungen:

  • Wesentlich zeitnaher am Bauprozess als herkömmliche Verfahren
  • Gute Reproduzierbarkeit
  • Materialeigenschaften werden zeitabhängig erfasst, nicht nur punktuell

Impakt-Echo-Verfahren Bearbeiten

Durch einen mechanischen Stoß wird das Bauteil zu Schwingungen angeregt. Zwischen den Grenzflächen (z. B. Sender auf der Oberfläche und Fehlstelle) bilden sich stehende Wellen aus. Über eine Fourieranalyse des empfangenen, also des reflektierten Signals, können diese Eigenfrequenzen bestimmt werden. Die niedrigste Eigenfrequenz ist , der Abstand d vom Sender zum Reflexionspunkt ergibt sich aus der Beziehung:

Einsatzbereich:

  • Lokalisierung von Konstruktionselementen und Fehlstellen
  • Wanddickenmessung

Bemerkungen:

  • Durch die relativ niedrigen Prüffrequenzen werden nur Elemente größer 2,5 cm aufgelöst, d. h., dieses Verfahren ist zum Auffinden von schlaffer Bewehrung ungeeignet, zur Wanddickenmessung dafür umso mehr.

Schallemissionsanalyse Bearbeiten

Unter Belastung sendet das Prüfobjekt Schallsignale aus. Grund hierfür ist die innere Rissbildung. Mit mindestens vier Empfängern wird die Laufzeit und das Frequenzspektrum des Signals gemessen. Drei Empfänger werden benötigt um den Punkt im Raum zu bestimmen, an dem das Signal ausgesendet wurde, der vierte Empfänger ist zur Bestimmung des Sendezeitpunkts.

Einsatzgebiet:

  • Lokalisierung von Schädigungen
  • Bauteilüberwachung (Monitoring)

Bemerkungen:

  • Schon sehr kleine Risse können detektiert werden.
  • Durch das kontinuierliche Hintergrundrauschen kann die Auswertung sehr schwierig sein.

Radar Bearbeiten

Ein elektromagnetisches Wavelet wird in das Bauteil gestrahlt und die Reflexionen aufgezeichnet. Diese entstehen besonders an leitfähigen Stoffen und dielektrischen Strukturen.

Einsatzgebiet:

  • Lokalisierung von Bewehrung und Spannkanälen
  • Lokalisierung von Feuchtestellen

Bemerkungen:

  • Sehr geringer Messaufwand
  • Kein Ankopplungsproblem
  • Nur Erfassung der obersten Bewehrungslagen möglich, d. h. bei hohem Bewehrungsgrad ist das Ultraschallecho - Verfahren vorteilhafter
  • Die Radarprüfung ist ein Spezialfall der Mikrowellenprüfung.

Infrarot-Thermografie Bearbeiten

Das zu untersuchende Objekt sendet Wärmestrahlung aus, die von entsprechenden Kameras aufgenommen und in Falschfarbenbilder umgewandelt werden kann.

Einsatzbereich:

  • Auffinden von Wärmebrücken
  • Auffinden von verborgenen Strukturen (z. B. Fachwerke oder Fußbodenheizung)
  • Lokalisierung von Feuchte- und Fehlstellen

Bemerkungen:

  • Geringer Messaufwand, da ganze Bauwerke auf einmal gemessen werden können
  • Hoher thermischer Kontrast notwendig
  • Metalle reflektieren Wärmestrahlung, was zu falschen Ergebnissen führen kann

Weitere Verfahren Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • Michael Sackewitz (Hrsg.): Leitfaden zur Bildverarbeitung in der zerstörungsfreien Prüfung (Band 18). Fraunhofer-Verlag Stuttgart, 2018, ISBN 978-3-8396-1380-1

Weblinks Bearbeiten

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Dieser Artikel oder nachfolgende Abschnitt ist nicht hinreichend mit Belegen beispielsweise Einzelnachweisen ausgestattet Angaben ohne ausreichenden Beleg konnten demnachst entfernt werden Bitte hilf Wikipedia indem du die Angaben recherchierst und gute Belege einfugst Durch die zunehmende Alterung von Bauwerken gewinnt die Zerstorungsfreie Prufung im Bauwesen ZfP an Bedeutung Ihre Aufgabe ist im klassischen Sinne die Untersuchung der vorhandenen Bausubstanz auf Schadigungen Aber auch bei der Qualitatssicherung wahrend der Bauphase gewinnt die ZfP zunehmend an Bedeutung Im Bauwesen sind meist Bauteile Gegenstand der Prufung vereinzelt konnen aber auch Verfahren der Werkstoffprufung angewendet werden Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Grundlagen 2 1 Verfahren 2 2 Elastische Wellen 2 2 1 Reflexion 2 2 2 Auflosung 2 2 3 Sender und Empfanger 2 3 Elektromagnetische Wellen 2 3 1 Reflexion 2 3 2 Auflosung 3 Prufverfahren in der ZfP 3 1 Ultraschalllaufzeit Verfahren 3 2 Ultraschallecho Verfahren 3 3 Frischbetonmessung 3 4 Impakt Echo Verfahren 3 5 Schallemissionsanalyse 3 6 Radar 3 7 Infrarot Thermografie 3 8 Weitere Verfahren 4 Literatur 5 WeblinksGeschichte BearbeitenZur Untersuchung von Bauwerken auf Schaden werden bis heute hauptsachlich zerstorende Materialprufverfahren angewendet Dazu zahlen unter anderem Harteprufung an Betondruckwurfeln und zylindern Entnahme von Bohrkernen Zug und Biegeversuche etc Durch die Notwendigkeit fur bestehende Bauwerke die Standsicherheit und Restlebensdauer zu beurteilen wurden aus der Seismologie der Medizintechnik sowie dem Maschinenbau bekannte Prufverfahren nach den Anforderungen im Bauwesen weiterentwickelt bzw neue Verfahren fur Bauspezifische Anwendungsgebiete entwickelt Grundlagen BearbeitenVerfahren Bearbeiten Generell wird in der ZfP unterschieden zwischen aktiven und passiven Prufverfahren Bei aktiven Verfahren wird ein Signal durch das Bauteil gesendet und anschliessend hinsichtlich Material und Baustoffeigenschaften ausgewertet Bei passiven Verfahren erzeugt das Bauteil das Signal selber Dieses wird dann auf Entstehungsort und typ ausgewertet Elastische Wellen Bearbeiten Die in der ZfP eingesetzten Wellen Schallwellen konnen sich auf verschiedene Arten in dem zu untersuchenden Material ausbreiten Die hierbei wichtigsten Wellenarten sind Longitudinalwellen Primar oder Kompressionswellen Transversalwellen Sekundar Scherwellen und Oberflachenwellen Rayleighwellen Weitere Wellenarten die auftreten konnen sind Love Wellen Dehn oder Biegewellen und Torsionswellen die aber hier nur eine untergeordnete Rolle spielen Fur eine genauere Beschreibung der letztgenannten Wellen siehe Seismische Wellen Die Geschwindigkeit der Wellen hangt von Elastizitatsmodul E displaystyle E nbsp Dichte r displaystyle rho nbsp und Querdehnzahl Poissonzahl m displaystyle mu nbsp des ubertragenden Mediums ab In festen homogenen isotropen unendlich ausgedehnten Medien gilt v p r i m a r E 1 m r 1 2 m 1 m m s displaystyle v mathrm 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v l H z 1 s displaystyle f frac v lambda left mathrm Hz frac 1 mathrm s right nbsp l v f m displaystyle lambda frac v f left mathrm m right nbsp Reflexion Bearbeiten Trifft eine Schallwelle auf eine Grenzflache wird sie dort reflektiert bzw gebrochen Snelliussches Brechungsgesetz Dabei bestimmt die akustische Impedanz den Anteil der reflektierten Wellenenergie Je grosser dabei der Impedanzunterschied desto mehr Energie wird reflektiert Die Impedanz Z wird bestimmt uber die Dichte r k g m 3 displaystyle textstyle rho left frac mathrm kg mathrm m 3 right nbsp des Materials und die entsprechende Schallwellengeschwindigkeit v m s displaystyle textstyle v left frac mathrm m mathrm s right nbsp Z r v k g m 2 s displaystyle Z rho cdot v left frac mathrm kg mathrm m 2 mathrm s right nbsp Die Impedanz von Luft bei 15 C betragt damit 417 0 k g m 2 s displaystyle textstyle 417 0 frac mathrm kg mathrm m 2 mathrm s nbsp und die Impedanz von Beton C30 37 9 223 159 k g m 2 s displaystyle textstyle 9 223 159 frac mathrm kg mathrm m 2 mathrm s nbsp Das bedeutet dass an einem Schichtwechsel Beton Luft und umgekehrt der grosste Teil der gesendeten Schallenergie reflektiert wird Einerseits konnen dadurch Fehlstellen im Baukorper gut erkannt werden andererseits ist es kaum moglich zu sehen was hinter solchen Schichtwechseln liegt Auflosung Bearbeiten Je nach Zweck der Messung muss das Auflosevermogen und damit die Wellenlange des Prufimpulses angepasst werden Je hoher allerdings die Auflosung desto kleiner die mogliche Eindringtiefe Dies liegt an der Streuung und Absorption der Wellen im Bauteil Die Schwierigkeit liegt also darin die Auflosung so hoch zu wahlen dass z B die Bewehrung gesehen werden kann die Zuschlage im Beton die Wellen aber nicht schon streuen Es werden alle Strukturen aufgelost die grosser sind als die halbe Wellenlange D l l 2 v 2 f displaystyle Delta l approx frac lambda 2 frac v 2f nbsp Sender und Empfanger Bearbeiten Zur Erzeugung der Schallwellen werden Piezoelektrische Geber mechanische Schlage Impact oder ZfP spezifische Sender wie die Hsu Nielson Quelle Bleistiftminenbruch verwendet Je nach Anforderung an Impulsstarke Impulsdauer und Frequenzgehalt wird die passende Quelle gewahlt Als Empfanger kommen hauptsachlich Beschleunigungsaufnehmer piezoelektrische Sensoren zum Einsatz Diese werden eingeteilt in resonante multiresonante und breitbandige Sensoren wobei die Ubergange fliessend sind Sie unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Frequenzantwortfunktion und Sensitivitat und werden dem Aufgabengebiet entsprechend gewahlt Elektromagnetische Wellen Bearbeiten Elektromagnetische Wellen werden je nach Wellenlange bzw ihrer Frequenz unterschieden siehe elektromagnetisches Spektrum Der Zusammenhang zwischen der Frequenz f und der Wellenlange l wird beschrieben durch v f l displaystyle v f cdot lambda nbsp worin v displaystyle v nbsp die Phasengeschwindigkeit ist Reflexion Bearbeiten Trifft eine elektromagnetische Welle auf eine Grenzflache wird sie dort reflektiert Dabei bestimmt die Dielektrizitatskonstante den Anteil der reflektierten Wellenenergie Je grosser dabei die Dielektrizitatskonstante materialabhangig ist desto mehr Energie wird reflektiert Die Impedanz Z wird bestimmt uber die magnetische Permeabilitat m displaystyle textstyle mu nbsp des Materials und die Dielektrizitatskonstanteϵ displaystyle textstyle epsilon nbsp Z m m 0 ϵ ϵ 0 displaystyle Z sqrt frac mu cdot mu 0 epsilon cdot epsilon 0 nbsp Die magnetische Permeabilitat ist fur alles Stoffe ausser fur Ferromagneten m 1 displaystyle mu approx 1 nbsp Die Dielektrizitatskonstante von Wasser betragt bei Raumtemperatur etwa ϵ 81 displaystyle epsilon approx 81 nbsp Da dieser Wert sehr gross ist hangt die Dielektrizitat von Baustoffen stark von deren Feuchtigkeit ab Die Dielektrizitatskonstante von Beton liegt zwischen 4 und 14 Auflosung Bearbeiten Das Eindringvermogen von elektromagnetischen Wellen nimmt mit zunehmender Wellenlange zu die Auflosung ab Radarwellen besitzen nach der Fresnelschen Theorie ein Auflosevermogen von r l d 2 l 2 16 displaystyle r sqrt frac lambda cdot d 2 frac lambda 2 16 nbsp wobei r die grosste Ausdehnung des Objekts ist und d die Entfernung zum Objekt darstellt Demnach konnen mit einer 2 5 GHz Radarantennen im trockenen Beton Objekte von einer Grosse minimal 6 4 cm in einer Tiefe von 10 cm geortet werden Mit einer 300 MHz Radarantenne konnen im trockenen Beton 20 cm grosse Objekte in einer Tiefe von 10 cm geortet werden Prufverfahren in der ZfP BearbeitenUltraschalllaufzeit Verfahren Bearbeiten Frequenzbereich 20 250 kHz Verfahren aktiv Zuganglichkeit 2 Seiten Hauptartikel UltraschallprufungAuf beiden Seiten des zu untersuchenden Bauteils wird ein deckungsgleiches Messraster eingemessen Anschliessend wird die Laufzeit des Ultraschallimpulses fur jeden Messpunkt ermittelt Um Fehlstellen muss der Schall herumlaufen was in einer hoheren Laufzeit resultiert Nach Bedarf kann auch das Frequenzspektrum oder die Intensitat des empfangenen Signals gemessen werden Einsatzbereich Ermittlung der Homogenitat eine kleine Streuung der Laufzeiten bedeutet eine hohe Gleichmassigkeit der Ausfuhrung Minimierung zerstorender Bauteilprufungen im Bereich hoherer Laufzeiten wird das Messraster verfeinert und somit die Schwachstelle eingegrenzt Dort kann dann gezielt eine Probe entnommen werden Bemerkungen Bauteil muss von beiden Seiten zuganglich sein Hoher Zeitaufwand da jeder Sender und Empfanger an das Bauteil angekoppelt werden muss Aussagen uber die Intensitat sind schwierig da die Ankopplungen quasi nicht reproduzierbar sind Ultraschallecho Verfahren Bearbeiten Frequenzbereich 40 200 kHz Verfahren aktiv Zuganglichkeit 1 Seite Hauptartikel UltraschallprufungAuf einem Messraster werden Ultraschallwellen in das Bauteil gesendet und die Reflexionen registriert Ahnlich dem Ultraschalllaufzeit Verfahren werden Laufzeit und gegebenenfalls Intensitat und Frequenzspektrum gemessen Einsatzbereich Lokalisierung von Konstruktionselementen und Fehlstellen eine niedrige Laufzeit des Impulses bedeutet eine kleine Tiefe bis zum Impedanzsprung Reflexionsstelle Worum es sich handelt kann nicht direkt aus einer einzelnen Messung gesagt werden kann sich aber im Vergleich mit den anderen Messpunkten ergeben WanddickenmessungBemerkungen Messung funktioniert nur bis zum ersten Impedanzsprung ist also fur hochbewehrte Bauteile ungeeignet Frischbetonmessung Bearbeiten Frequenzbereich 1 250 kHz Verfahren aktiv Zuganglichkeit 1 Seite Hauptartikel UltraschallprufungIn einem geometrisch definierten Messbehalter wird Frischbeton durchschallt und dabei die Schalllaufzeit Energie Frequenzspektrum und Temperatur uber die Zeit aufgezeichnet Aus diesen Daten konnen Ruckschlusse auf den Erstarrungsfortschritt gezogen werden Einsatzbereich Optimierung des Arbeitsablaufs bei zeitkritischen Bauprozessen Qualitatssicherung Entwicklung neuer BaustoffeBemerkungen Wesentlich zeitnaher am Bauprozess als herkommliche Verfahren Gute Reproduzierbarkeit Materialeigenschaften werden zeitabhangig erfasst nicht nur punktuellImpakt Echo Verfahren Bearbeiten Frequenzbereich 1 80 kHz Verfahren aktiv Zuganglichkeit 1 SeiteDurch einen mechanischen Stoss wird das Bauteil zu Schwingungen angeregt Zwischen den Grenzflachen z B Sender auf der Oberflache und Fehlstelle bilden sich stehende Wellen aus Uber eine Fourieranalyse des empfangenen also des reflektierten Signals konnen diese Eigenfrequenzen bestimmt werden Die niedrigste Eigenfrequenz ist f R displaystyle textstyle f R nbsp der Abstand d vom Sender zum Reflexionspunkt ergibt sich aus der Beziehung d v 2 f R m displaystyle d frac v 2f R left mathrm m right nbsp Einsatzbereich Lokalisierung von Konstruktionselementen und Fehlstellen WanddickenmessungBemerkungen Durch die relativ niedrigen Pruffrequenzen werden nur Elemente grosser 2 5 cm aufgelost d h dieses Verfahren ist zum Auffinden von schlaffer Bewehrung ungeeignet zur Wanddickenmessung dafur umso mehr Schallemissionsanalyse Bearbeiten Frequenzbereich 10 300 kHz Verfahren passiv Zuganglichkeit 1 Seite Hauptartikel Schallemissions prufungUnter Belastung sendet das Prufobjekt Schallsignale aus Grund hierfur ist die innere Rissbildung Mit mindestens vier Empfangern wird die Laufzeit und das Frequenzspektrum des Signals gemessen Drei Empfanger werden benotigt um den Punkt im Raum zu bestimmen an dem das Signal ausgesendet wurde der vierte Empfanger ist zur Bestimmung des Sendezeitpunkts Einsatzgebiet Lokalisierung von Schadigungen Bauteiluberwachung Monitoring Bemerkungen Schon sehr kleine Risse konnen detektiert werden Durch das kontinuierliche Hintergrundrauschen kann die Auswertung sehr schwierig sein Radar Bearbeiten Frequenzbereich 0 3 30 GHz Verfahren aktiv Zuganglichkeit 1 Seite Hauptartikel Mikrowellen prufungEin elektromagnetisches Wavelet wird in das Bauteil gestrahlt und die Reflexionen aufgezeichnet Diese entstehen besonders an leitfahigen Stoffen und dielektrischen Strukturen Einsatzgebiet Lokalisierung von Bewehrung und Spannkanalen Lokalisierung von FeuchtestellenBemerkungen Sehr geringer Messaufwand Kein Ankopplungsproblem Nur Erfassung der obersten Bewehrungslagen moglich d h bei hohem Bewehrungsgrad ist das Ultraschallecho Verfahren vorteilhafter Die Radarprufung ist ein Spezialfall der Mikrowellenprufung Infrarot Thermografie Bearbeiten Frequenzbereich 25 150 THz Verfahren passiv Zuganglichkeit 1 Seite Hauptartikel ThermografieDas zu untersuchende Objekt sendet Warmestrahlung aus die von entsprechenden Kameras aufgenommen und in Falschfarbenbilder umgewandelt werden kann Einsatzbereich Auffinden von Warmebrucken Auffinden von verborgenen Strukturen z B Fachwerke oder Fussbodenheizung Lokalisierung von Feuchte und FehlstellenBemerkungen Geringer Messaufwand da ganze Bauwerke auf einmal gemessen werden konnen Hoher thermischer Kontrast notwendig Metalle reflektieren Warmestrahlung was zu falschen Ergebnissen fuhren kannWeitere Verfahren Bearbeiten Sichtprufung Optische Kontrolle auf Fehler Bewehrungsortung Bestimmung der Lage einzelner Bewehrungsstabe Spannstahlbruchortung Ortung von Rissen im Spannstahl Potentialfeldmessung Bewertung des Korrosionszustandes von Bewehrungsstahl Ruckprallhammer Prufung der Gleichmassigkeit der Druckfestigkeit Literatur BearbeitenMichael Sackewitz Hrsg Leitfaden zur Bildverarbeitung in der zerstorungsfreien Prufung Band 18 Fraunhofer Verlag Stuttgart 2018 ISBN 978 3 8396 1380 1Weblinks BearbeitenDeutsche Gesellschaft fur zerstorungsfreie Prufung DGZfP kurzer Uberblick uber die ZfP Memento vom 29 September 2007 im Internet Archive PDF Datei 36 kB Wikipedia uber Nondestructice Testing NDT englisch European Federation for Non Destructive Testing englisch The American Society for Nondestructive Testing englisch Canadian Institute for NDE englisch The British Institute of Non Destructive Testing englisch Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Zerstorungsfreie Prufung im Bauwesen amp oldid 225982958