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A research project is described involving a comparison of different non-destructive test methods for concrete bridges. A cooperative test series was started with the aim to compare and evaluate the performance and benefits of the latest technical developments in this field. For this purpose test specimens with localized defects were produced. Different modifications of radar, ultrasonic-echo and impact-echo methods were investigated. Including two- and three- dimensional reconstruction models. The experiments were accompanied by numerical simulation of the propagation of sound waves and microwaves. The results showed that the radar and the ultrasonic methods were efficient tools to locate the tendon ducts accurately if the reinforcing bars were not to narrowly spaced. The ultrasonic imaging methods were capable of identifying injection and compaction faults in a blind test. The good performance of the impact-echo method with regard to locating tendon ducts which was claimed in several publications could not be validated in the present investigations. The simulation models provided valuable information on how to improve the experimental test program and its evaluation.
ZfPBau-Kompendium 2004
(2007)
Dieses Kompendium ist ein kurzgefasster Abriss, ein Leitfaden und auch ein Handbuch der für den Einsatz im Bauwesen geeigneten zerstörungsfreien Prüfverfahren. In strenger, stets gleicher Gliederung wird jede der mehr als 100 Untersuchungsmethoden in einem eigenen Geräteblatt beschrieben. Hinzu kommen Querverweise zu alternativen Prüfmethoden sowie zahlreiche Hinweise auf einschlägige Fachliteratur und zu bekannt gewordenen Geräteherstellern, Lieferanten und Dienstleistern.
Today's civil engineering NDT needs are for quantitative, fast to apply and easy to interpret methods. They are required on site both for evaluation of existing structures/infrastructure and for quality control in new construction. With this purpose, BAM has carried out in-situ feasibility studies, using radar, impact-echo and ultrasonic-echo methods. Two examples are given of their combined application on different railway slab–track constructions, using high frequency radar, scanning impact-echo and ultrasonic array methods. The aim was to evaluate limitations and advantages, comparability and complementarity of these methods. The on-site measurements demonstrated the possibility to investigate, with good accuracy via NDT, the bonding conditions between sleepers and slab, to locate voids and measure layer thickness. The acoustic and electromagnetic methods used, were found to be complementary.
Entwicklung einer Gruppenstrahler-Sendeeinheit für Ultraschalluntersuchungen von Betonbauteilen
(2002)
Zusammenfassung
Die Ultraschall Phased-Array-Technik oder auch Gruppenstrahlertechnik wird erfolgreich in der zerstörungsfreien Werkstoffprüfung an Metallen und Kunststoffen eingesetzt. Mit dieser Technik kann durch zeitlich gesteuerte Anregung der einzelnen Wandlerelemente des Arrays das Schallbündel im Probekörper verschoben, geschwenkt und/oder fokussiert werden. Der für Beton anwendbare Frequenzbereich liegt in der Regel von 50 kHz bis 200 kHz. Die Erzeugung der notwendigen Verzögerungen der Sendespannungen für die Schallbündelsteuerung kann in diesem Frequenzbereich durch kommerziell erhältliche Komponenten der Rechnertechnik erreicht werden. Die Hardware-Entwicklung beschränkt sich somit nur auf die Leistungssendestufen und das Interface zwischen dem Steuerrechner und dem Leistungsteil.
Die Phased-Array-Sendeapparatur besteht aus einem Steuerrechner mit eingebauten Timerbaugruppen und einem externen Leistungsteil mit 10 eingebauten Sendern für die Ultraschallprüfköpfe. Als Kompromiss zwischen Schaltungsaufwand und bestmöglicher Anregung werden z. Zt. Rechtecksendestufen mit einstellbarer Impulsbreite verwendet. Durch die variable Impulsbreite kann, je nach verwendeten Prüfköpfen, die Anregung optimiert werden.
Orientierende Messungen wurden an einem 50 cm dicken Betonprobekörper mit einem Größtkorn von 8 mm durchgeführt. Die Möglichkeiten des Fokussierens und des Schwenkens des Schallbündels sind in Durchschallung überprüft worden. Es erfolgte danach ein Vergleich der Ergebnisse mit einer Modellrechnung auf Grundlage der Punktquellensynthese.
The structural safety, durability and performance of the infrastructure is of primary interest in every country. An efficient system for early and regular structural assessment as well as for quality assurance during and after the construction of new structures and of reconstruction processes is urgently required. At BAM, NDT methods to be applied in civil engineering are developed and their application improved. From the experience of on-site assessments, quality assurance systems and methodologies for regular inspections are elaborated. This work is mainly performed in the frame of externally funded research projects.
Für die Strukturaufklärung von Betonbauteilen existieren mehrere bildgebende Ultraschallecho-Verfahren, u. a. mit Nutzung des Prinzips der synthetischen Apertur. Die Ergebnisse werden mit unterschiedlichen Verfahren, mit oder ohne Anwendung von Rekonstruktionsrechnungen, ausgewertet und in der Regel als B- bzw. C-Bilder dargestellt.
Ziel ist es, die unterschiedlichen Verfahren anhand von Messreihen an Testkörpern mit bekannten Prüfobjekten in Hinblick auf Ihre Leistungsfähigkeit quantitativ zu fassen und zu vergleichen, um den Einsatz der Prüfverfahren bei Untersuchungen unbekannter Objekte zu optimieren. Dazu wurden drei Kenngrößen definiert. Als erster Schritt erfolgte die Anwendung der Definitionen auf vorliegende Messergebnisse zu einer in einem 50 cm dicken Betontestkörper parallel zur Messfläche eingebrachten Bohrung.
Non-destructive testing (NDT) of concrete structures is performed using pulse-echo methods. According to the type of the applied waves it can be classified as acoustic (Impact-Echo, Ultrasonics) and electromagnetic methods (Radar). The results are visualised through different imaging processes. This work is performed in the frame of a research project promoted by Deutsche Forschungsgemeinschaft (FOR384).The objective of data fusion is to use the complementary information of the different methods. Radar can detect metallic reflectors in concrete (metallic ducts and concrete reinforcement) very well. This method is not able to locate defects behind these reflectors (injecting defects, defects behind close concrete reinforcement), because the electromagnetic waves are completely reflected at metals. The acoustic methods are able to compensate this deficit i.e. acoustic waves can penetrate through metal. But acoustic waves in the ultrasonic range are completely reflected by air layers. Air layers have smaller influence on radar propagation, so that both methods complement each other.In order to be able to combine the NDT-data from several methods records at the same volume, the different data setsmodes of signals must be adapted. The ultrasonic and radar data have to be reconstructed with programs based on the Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT) before data fusion. Subsequently, a conversion of the data into a uniform format has to be carried out. This is a prerequisite in order to keep the data exchange between the project partners as simple as possible. After the data sets are imported and transferred into a common reference system, they can be processed with operations according to the purpose of the investigation. Results, which have been achieved in concrete test specimen with radar and ultrasonics, will be presented and will show the feasibility of the data fusion method.