TY - JOUR A1 - Weise, Frank A1 - Kind, Thomas A1 - Stelzner, Ludwig A1 - Wieland, M. T1 - Dunkelfärbung der Betonfahrbahndecke im AKR-Kontext - Ursachenanalyse mit innovativer Prüftechnik T1 - Dark Dyeing of the Concrete Pavement in the AKR Context: Root Cause Analysis with innovative Testing Technology N2 - Die AKR-Schadensevolution von Betonfahrbahndecken ist in der Anfangsphase durch eine Dunkelfärbung der Oberfläche im Fugenbereich gekennzeichnet. Es wird vermutet, dass eine erhöhte Durchfeuchtung der Betonrandzone ursächlich für diese Erscheinung ist. Vor diesem Hintergrund wurde exemplarisch eine Fahrbahnplatte eines repräsentativen Bundesautobahnabschnitts systematisch mit verschiedenartiger zerstörungsfreier Prüftechnik vor Ort untersucht. Die Ergebnisse der zunächst erfolgten großflächigen Durchmusterung mit Radar zeigen, dass in den Bereichen mit einer Dunkelfärbung der Betonfahrbahndecke erhöhte Laufzeiten der Radarimpulse zwischen der Oberfläche und der Rückseite der Betonfahrbahndecke auftreten, was auf eine erhöhte integrale Durchfeuchtung der Betonfahrbahndecke schließen lässt. Vertiefend durchgeführte NMR-Feuchtemessungen in der Betonrandzone zeigen eine gute Korrelation zwischen erhöhtem Feuchtegehalt und der dunkel gefärbten Fahrbahnoberfläche. Die Ergebnisse beider zerstörungsfreien Prüfmethoden lassen den Schluss zu, dass die Betonfahrbahndecke in der Nähe des Fugenkreuzes eine höhere Durchfeuchtung als im Bereich der Querscheinfuge aufweist. Die geringste Durchfeuchtung besitzt die Betonfahrbahndecke in der Plattenmitte. Die mit den zerstörungsfreien Prüfverfahren ermittelten Befunde stimmen prinzipiell gut mit den punktuell mittels Darr-Wäge-Verfahren an Bohrmehlproben gewonnenen Ergebnissen überein. N2 - Darkening of the surface within alkali-silica reaction context - Root cause analysis with non-destructive measurement methods The damage evolution in concrete pavements due to alkali-silica reaction is characterized in the initial phase by a darkening of the surface along joint regions. It is generally assumed that an increased moisture content of the concrete boundary zone is responsible for this visual appearance. Against this background, a concrete pavement slab of a representative German motorway section was systematically investigated in-situ using different non-destructive measurement methods. The results of the high-resolution, planar radar showed an increased time of flight of the radar pulse between the pavement surface and the base of the concrete slab in the darkened areas. This indicated that the overall moisture content is increased near joints in the slab. Additional NMR moisture measurements in the concrete boundary zone confirmed the correlation between increased moisture content and the dark-colored surface of the concrete pavement. The results of both non-destructive measurement methods indicated that the moisture content near the intersection of two joints was higher than the moisture content near the area around the transverse joint. The lowest moisture content was measured in the center of the concrete pavement slab. The results obtained with the two non-destructive testing methods were in overall good agreement with moisture measurements of boring dust analyzed using the gravimetric method. KW - Betonfahrbahndecke KW - Alkali-Kieselsäure-Reaktion KW - Feuchtemessung KW - Radar KW - Nuclear Magnetic Resonance KW - ZfP PY - 2018 DO - https://doi.org/10.1002/best.201800020 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 113 IS - 9 SP - 647 EP - 655 PB - Wilhelm Ernst & Sohn, Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG CY - Berlin AN - OPUS4-46173 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Diersch, Norman A1 - Kind, Thomas A1 - Taffe, Alexander A1 - Kurz, J.H. T1 - Untersuchung vorgespannter Brückenplatten unter Verkehr mit zerstörungsfreien Prüfverfahren N2 - Der Untersuchung von vorgespannten Brückenplatten bzw. Fahrbahnplatten kommt angesichts ihrer direkten Belastung durch Verkehr und der Gefahr durch Tausalzeintrag infolge von Schäden an der Abdichtung eine tragende Rolle bei der Planung von Instandsetzungsarbeiten zu. Da diese Bauteile direkt befahren werden, ist der Einsatz zerstörungsfreier Prüfverfahren (ZfPBau-Verfahren) sinnvoll, wobei deren Anwendung nur einen begrenzten Eingriff in den Verkehr verursachen sollte. In diesem Beitrag werden neben dem großflächigen Einsatz von Radar von der Brückenoberseite aus, d. h. durch den Fahrbahnbelag hindurch, Detailuntersuchungen von der Brückenunterseite mithilfe von Bauwerkscannern beschrieben. Diese Scanner verwenden sowohl Radar als auch Ultraschall mit ihren komplementären Verfahrenseigenschaften, wobei deren Möglichkeiten und Grenzen aufgezeigt werden. Abschließend wird eine Strategie zur Kombination von ZfPBau-Verfahren sowie deren gezielter großflächiger Einsatz in Abgrenzung zu kleinflächigen Detailuntersuchungen beschrieben. N2 - The investigations of pre-stressed bridge decks and carriageway slabs, considering their direct exposure to traffic and threat of ingress of de-icing salt as a result of damage of the seal, plays a major role in the planning of repair work. Since these building elements are driven directly, the usage of non-destructive testing (NDT methods) is useful where the application should cause only a limited intervention into traffic. In this paper, in addition to the large-scale measurements with radar from the outer side of the bridge, which is through the road surface, detailed studies of the bridge base with the help of on-site scanners are described. These scanners use radar and ultrasonic with their complementary properties. The possibilities and limitations are discussed here. Finally, a strategy for combining NDT methods and their specific large-scale applications in a distinction to small-scale detailed studies is described. KW - Bauwerksüberwachung KW - Brücken KW - Messsysteme KW - Praxis KW - Lebensdauer KW - OSSCAR KW - Radar KW - Ultraschall KW - Korrosion KW - Brückenbau KW - Bauwerkserhaltung/Sanierung PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1002/best.201400010 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 109 IS - 7 SP - 444 EP - 452 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin AN - OPUS4-33016 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lai Wai-Lok, Wallace A1 - Kind, Thomas A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Wöstmann, Jens A1 - Wiggenhauser, Herbert T1 - Spectral absorption of spatial and temporal ground penetrating radar signals by water in construction materials N2 - This paper studies the spatial and temporal spectral absorption of reflector signals of a 1.5 GHz ground penetrating radar (GPR) during a drying process of a brickwall from initial wet to later dry state. The non-stationary GPR signals were processed with short time-Fourier transform (STFT) and wavelet transform (WT) in a novel spatial-time–frequency (STF) domain. Spatial distribution of peak frequency at the direct wave (DW) across the antenna and a backwall reflection was studied to characterize the mechanism of spectral absorption of GPR wave. Results from WT were shown to be more preferred to those from STFT because the WT offers multiple resolutions to cope with both low and high frequency components in GPR wavelets but STFT does not. In addition to the traditional GPR signal interpretation in time-domain and our previous works on time–frequency domain, the analysis method operated in the STF domain provides another possibility of material characterization by GPR in large and field scale. KW - Ground penetrating radar (GPR) KW - Short time-Fourier transform (STFT) KW - Wavelet transform (WT) KW - Spatial and temporal spectral absorption KW - Construction materials KW - Dual-polarization PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2014.06.009 SN - 0963-8695 VL - 67 SP - 55 EP - 63 PB - Butterworth-Heinemann CY - Oxford AN - OPUS4-31838 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wai-Lok Lai, W. A1 - Kind, Thomas A1 - Fung-Chu Sham, J. A1 - Wiggenhauser, Herbert T1 - Correction of GPR wave velocity at different oblique angles between traverses and alignment of line objects in a common offset antenna setting N2 - Estimation of ground penetrating radar's wave velocity in materials is a critical step to accurately estimate depth of embedded line objects in concrete structures, and wetness of material. Errors of velocity are defined as the deviations between the velocities obtained in various oblique angles and those obtained in the traverse normal to the object orientation in a common offset antenna setting. In this paper, we quantified and corrected the errors of such estimation. GPR traverses were designed to travel in various oblique angles θ (90°, 75°, 60° and 45°) relative to the steel bars at 5 cover depths (55 mm, 85 mm, 115 mm, 145 mm and 175 mm). GPR wave velocity at any position within the lateral detection range of steel bars was measured with simple trigonometry in a semi-automated in-house program. It was found that reduction of oblique angles (i.e. θ<90°) causes flatter hyperbolic reflections and the associated errors of velocity can be as much as 30% in the case of an oblique angle 45° before correction. Such errors were corrected after re-scaling the horizontal travel distance with a multiplication factor of sin θ. KW - Ground penetrating radar KW - Oblique angles KW - Hyperbola KW - Velocity error PY - 2016 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096386951630007X DO - https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2016.03.003 VL - 82 SP - 36 EP - 43 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-37146 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Trela, Christiane A1 - Kind, Thomas A1 - Schubert, Marcus T1 - Detection of air voids in concrete by radar in transmission mode N2 - Air voids in concrete like honeycombs are one of the major concerns regarding quality assurance for the construction of infrastructure buildings like bridges or tunnels. This paper shows that voids in reinforced concrete walls or slabs can be detected by two standard ground coupled GPR antennas in transmission mode using a two-side zero-offset profiling configuration like in borehole radar applications. For the detection of voids only the amplitudes of the direct wave in transmission mode are evaluated. Even when the depth of the void can not be detected in this configuration, the major advantage of the zero-offset profiling in transmission mode is a lower interference with the surrounding reinforcement compared to a regular one-side reflection profiling. The capability of the two-side zero-offset profiling is demonstrated on a test specimen with a set of polystyrene balls of two different sizes representing voids like honeycombs in concrete. GPR measurements are realized by an automated scanning system in order to allow for a synchronous movement of the antennas. In transmission mode voids can be detected at greater depths compared to reflection mode, since the travel path of the direct wave is half as long. Another characteristic of the transmission mode is that the direct wave through the air voids is faster and arrives earlier than the direct wave in the surrounding concrete. Hence it can be separated from the strong reflection of the reinforcement. Finally the measurements in transmission mode are less sensitive to the antenna frequency and polarization than in reflection mode. T2 - IWAGPR 2015 - 8th International workshop on advanced ground penetrating radar CY - Firenze, Italy DA - 07.07.2015 KW - Radar KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Ground penetrating radar KW - Transmission KW - Reinforced concrete KW - Honeycombs KW - Void detection KW - First arrival PY - 2015 SN - 978-1-4799-6495-6 DO - https://doi.org/10.1109/IWAGPR.2015.7292650 AN - OPUS4-34678 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Válek, J. A1 - Kruschwitz, Sabine A1 - Wöstmann, Jens A1 - Kind, Thomas A1 - Valach, J. A1 - Köpp, Christian A1 - Lesák, J. T1 - Nondestructive investigation of wet building material: multimethodical approach N2 - Building stones are porous media and they can deteriorate through moisture ingress and secondary damage such as crystallization of soluble salts. Not only is this due to the increasing number of flood events in the past years but also structural damages of houses from activity such as leakage or rising moisture (groundwater) are the main causes. The potential benefit of several nondestructive testing methods to assess water damage in building stone has been studied in a field-scale experiment. Three testing walls made of fired clay brick, sandstone, and spongilite were flooded and their drying behavior monitored using infrared thermography, complex resistivity, ground penetrating radar, and ultrasonics. The results were compared to the average moisture content determined by gravimetric weighing of the specimens. Qualitatively, the results of the different nondestructive testing methods matched well. But in terms of quantitative data, some scatter was observed and the results should be viewed with care. Collecting time-consuming calibration data would help to overcome this problem, but especially when dealing with historic building structures, this is not always possible in practice. KW - Diagnostics KW - Moisture KW - Masonry KW - Nondestructive tests KW - Electrical PY - 2010 DO - https://doi.org/10.1061/(ASCE)CF.1943-5509.0000056 SN - 0887-3828 VL - 24 IS - 5 SP - 462 EP - 472 PB - Soc. CY - Reston, Va. AN - OPUS4-22355 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kind, Thomas A1 - Feistkorn, Sascha A1 - Trela, Christiane A1 - Wöstmann, Jens T1 - Impulsradar für schadensfreie Kernbohrungen an Spannbetonbrücken N2 - Der Bedarf an Kernbohrungen in Stahlbetonbauwerken ist in den letzten Jahren durch die steigende Anzahl von Instandsetzungen und Ertüchtigungen unterschiedlicher Stahlbetonbauten stark gewachsen. Für die Durchführung einer Kernbohrung ist die Kenntnis der genauen Lage der vorgespannten Bewehrung notwendig, um diese für die Statik wichtigen Elemente nicht zu beschädigen. Das methodische Vorgehen für die schadensfreie Durchführung von Kernbohrungen wird am Beispiel einer ca. 1 m dicken Hohlkastenseitenwand der Karl-Carstens Brücke in Bremen gezeigt. Nach der Darstellung der Ausgangslage und der Aufgabenstellung werden die Schritte beschrieben, die zu einer erfolgreichen Durchführung der Aufgaben erforderlich waren. Hierbei steht die planmäßige Anwendung der zerstörungsfreien Untersuchungsmethode Impulsradar im Vordergrund. Das Vorgehen gliedert sich in vier Schritte: - Zunächst wurde eine Voruntersuchung durchgeführt, um festzustellen, ob sich die vorgespannte Bewehrung in den erwarteten Tiefen von bis zu 50 cm und unter den vorhandenen Bedingungen der Hohlkastenseitenwände mit dem Impulsradar detektieren lässt. - Nach der erfolgreichen Voruntersuchung wurden im zweiten Schritt die Bereiche der geplanten Kernbohrungen großflächig mit dem Impulsradar untersucht. - Anschließend konnte anhand der Messdaten die Lage der Bewehrung ermittelt und in einen Plan eingezeichnet werden, der im Maßstab 1:1 ausgedruckt wurde. Dieser Plan wurde positionsrichtig auf die Oberfläche der Hohlkastenwand geklebt. - Im letzten Schritt wurden dann gezielte Test- und Suchbohrungen durchgeführt, denen die eigentlichen Kernbohrungen folgten. Mit der im Plan dargestellte Bewehrungslage war die Voraussetzung für schadensfreies Bohren gegeben. So konnten die Kernbohrungen durchgeführt werden, ohne die vorgespannte Bewehrung zu beschädigen. KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Impulsradar KW - Stahlbetonbrücke KW - Ertüchtigung KW - Kernbohrung KW - Schubnadeln KW - Spannglieder PY - 2009 DO - https://doi.org/10.1002/best.200900060 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 104 IS - 12 SP - 876 EP - 881 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-20657 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Taffe, Alexander A1 - Kind, Thomas A1 - Stoppel, Markus A1 - Kurz, J.H. T1 - Bauwerkscanner zur automatisierten und kombinierten Anwendung zerstörungsfreier Prüfverfahren im Bauwesen N2 - Bereits seit vielen Jahren stehen Anwendern der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen (ZfPBau) zuverlässige Geräte zur Untersuchung von Betonbauteilen zur Verfügung. Viele dieser Geräte zeichnen eine Messgröße in Bezug zum Messort auf und sind je nach Ausstattung in der Lage, die Ergebnisse in einem Koordinatensystem darzustellen. Doch erst die Kombination verschiedener ZfPBau-Verfahren an einer Messfläche erlaubt den maximalen Informationsgewinn über die innere Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetonbauteilen. In dem Beitrag wird ein Bauwerkscanner zur automatisierten und kombinierten Datenaufnahme beschrieben, der erstmals die Kombination von Radar, Ultraschall und Wirbelstrom mit Datenausgabe in einem einheitlichen Koordinatensystem ermöglicht. Dieser Scanner ist im Gegensatz zu früheren Systemen technikerbasiert und erlaubt im Bedarfsfall eine spätere detaillierte Auswertung durch ZfP-Spezialisten. Die Ergebnisse werden bildgebend in frei wählbaren Schnitten dargestellt, was bereits kurze Zeit nach der Messung auf der Baustelle möglich ist. Am Beispiel eines Brückenträgers wird gezeigt, wie der tatsächliche Spanngliedverlauf aus Messdaten ermittelt wird und dem angenommenen Verlauf gemäß Bestandsplan gegenübergestellt wird. Damit kann künftig eine Überprüfung von Bestandsplänen durchgeführt werden. Darüber hinaus könnten nicht vorhandene Bestandspläne rekonstruiert werden. Des Weiteren wird am gleichen Brückenträger gezeigt, wie sich ein echter Verpressfehler und im Unterschied dazu ein Luftspalt in einem Hüllrohr in Messdaten abbilden. An dem Beispiel wird deutlich, wie Ultraschallergebnisse in Kombination mit Phasenauswertung zur Formulierung von Verdachtsstellen für Verpressfehler eingesetzt werden können und welche Maßnahmen zur Verifizierung getroffen werden müssen. KW - Zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen KW - Bauen im Bestand KW - Brückenprüfung KW - Spanndrahtbruch KW - Remanenzmagnetismus KW - Automatisierung PY - 2011 DO - https://doi.org/10.1002/best.201100004 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 106 IS - 4 SP - 267 EP - 276 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-23757 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kind, Thomas A1 - Wöstmann, Jens T1 - Kombinierte Radar- und Ultraschalluntersuchungen zum schadfreien Kernbohren im Zuge einer Verstärkung N2 - Im Rahmen von Ertüchtigungsmaßnahmen an Spannbetonbrücken werden häufig Kernbohrungen durchgeführt, die die vorhandenen Spannbewehrungen nicht beschädigen dürfen. Die Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) kann einen wesentlichen Beitrag leisten, das Risiko einer Beschädigung zu minimieren und somit eine bessere Planungssicherheit für die Ertüchtigungsmaßnahmen zu schaffen. Typische ZfP-Verfahren für das Auffinden von vorgespannter Bewehrung sind das Radar- und das Ultraschallverfahren. Am Beispiel der Ertüchtigung einer Brücke in Bremen wird die Vorgehensweise beschrieben, und es werden die Grenzen der Verfahren aufgezeigt. KW - Zerstörungsfreie Prüfung KW - Radar KW - Ultraschall KW - Spanngliedortung KW - Ertüchtigung KW - Bauwerkserhaltung/Sanierung KW - Bewehrung KW - Brückenbau PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1002/best.201200003 SN - 0005-9900 SN - 1437-1006 VL - 107 IS - 4 SP - 255 EP - 261 PB - Ernst CY - Berlin AN - OPUS4-25755 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lai Wai-Lok, Wallace A1 - Kind, Thomas A1 - Wiggenhauser, Herbert T1 - Using ground penetrating radar and time-frequency analysis to characterize construction materials N2 - For decades, applications of nondestructive evaluation-civil engineering (NDE-CE) focus on object identifications (such as steel bars, tendon ducts and backwall reflections) in infrastructures. Because of the advantage of efficient visualization of internal structure, utilization of these methods can probably be extended to material characterization (MC) of aging and adversely exposed infrastructures. However, two factors yield a big gap between NDE and MC. First, for the ease of visualization, the primary focus of NDE-signal processing is object identification, which usually alters the originality of the signal. Second, there is lack of relationship and inverse models bridging the NDE-derived and conventional material properties compared to other disciplines of science, such as geophysics. These disadvantages make laboratory and field-scale NDE-MC still a far-reaching holy grail and is possibly the greatest hurdle to be regularly adopted in CE structures. This paper attempts to address this gap from object identification to MC using ground penetrating radar (GPR) as one of the most frequently used NDE-CE methods, and signal processing with joint time–frequency domain (JTFA) analysis. Three examples of material property characterization regarding the individual effects of steel bar corrosion in concrete, hydration and moisture content distribution of construction materials are given. KW - Ground penetrating radar KW - Time-frequency analysis KW - Construction materials KW - Short time fourier transform PY - 2011 DO - https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2010.10.002 SN - 0963-8695 VL - 44 IS - 1 SP - 111 EP - 120 PB - Butterworth-Heinemann CY - Oxford AN - OPUS4-26288 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -