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The capabilities of non-destructive testing (NDT) methods for defect detection in civil engineering are characterized by their different penetration depth, resolution and sensitivity to material properties. Therefore, in many cases multi-sensor NDT has to be performed, producing large data sets that require an efficient data evaluation framework. In this work an image fusion methodology is proposed based on unsupervised clustering methods. Their performance is evaluated on ground penetrating radar and infrared thermography data from laboratory concrete specimens with different simulated near-surface defects. It is shown that clustering could effectively partition the data for further feature level-based data fusion by improving the detectability of defects simulating delamination, voids and localized water. A comparison with supervised symbol level fusion shows that clustering-based fusion outperforms this, especially in situations with very limited knowledge about the material properties and depths of the defects. Additionally, clustering is successfully applied in a case study where a multi-sensor NDT data set was automatically collected by a self-navigating mobile robot system.
Seismische Methoden, die mithilfe elastischer Wellen Informationen über den Untergrund liefern, spielen in der Baugrunderkundung eine immer größere Rolle. Die einschlägigen Regelwerke weisen zwar auf diese Methoden hin, geben aber keine näheren Hinweise zu Methodenauswahl oder Einsatzbereichen. Das neue Merkblatt B08 'Seismische Baugrunderkundung', das seit Kurzem bei der DGZfP (Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung) online und gedruckt auf Deutsch und Englisch erhältlich ist, will diese Lücke schließen. Die Grundlagen der Seismik werden kurz und knapp beschrieben, ebenso wie die zahlreichen Einzelmethoden mit ihren Anwendungsmöglichkeiten und Grenzen. Dabei wird sowohl auf Anwendungen von der Erdoberfläche aus wie auch auf Bohrlochmethoden und Offshore-Techniken eingegangen. Eine Applikationsmatrix hilft bei der Methodenauswahl. Hinweise zu Ausschreibungen fehlen ebenso wenig wie Maßnahmen zur Qualitätssicherung. Das Merkblatt richtet sich an alle, die seismische Messungen zur Baugrunderkundung ausschreiben oder anbieten bzw. mit den Ergebnissen arbeiten.---------------------------------------------------------------------------Information on methods, applications, contracting and quality assurance: Seismic methods, which are acquiring information about the subsurface using elastic waves, are more and more used in site investigation. These techniques and their fields of application are mentioned in standards and regulations but not described or explained in detail. The new guideline B08 'Site Investigation by Seismic methods' has been published by DGZFP (German Society for Non-Destructive Testing) recently and is available in print and online in German and English. Basic concepts of seismic exploration are described shortly as well as the numerous techniques including fields of application and limitations. This includes surface, borehole and offshore methods. Hints on fields of application are given in a matrix like structure. Comments on tendering and bidding are included as well as measures for quality assurance. This guideline is for all, who need or offer geophysical services.
Crosshole sonic logging (CSL) can be used to determine the quality of joints in a diaphragm wall. Tests conducted on laboratory models have provided reference information for interpretation of field data. During two large construction projects, CSL has been implemented for quality control of diaphragm walls. The field experiences have shown the benefits of the tests and the predictive value of the reference measurements.
Diaphragm walls are used to provide a stable and water-tight confinement for the construction of tunnels, underground railway stations, deep basements and other structures requiring deep excavations. These walls consist of individual panels, cast piece-wise in the ground, separated by water-tight joints. There are several methods to improve the water tightness of these joints, including rubber bands, metal sheets or precast concrete elements. In most cases, diaphragm walls perform very well. Quality problems, which occur in a few occasions, may be due to uncontrolled concrete flow between the joints, unexpected geological conditions or poor workmanship. Different methods of quality assurance are applied on construction sites. Sonar instruments can be used in a bentonite-filled trench to evaluate the shape of the excavation. An improved prototype instrument has been developed, including digital data-processing features, which allow the detection of even small anomalies at the stop-end surface before concreting the adjacent panel. The sonar sensor can be used in depths up to 200 m. Model experiments show that a centimetre resolution can be achieved. Set-up, model experiments and their results are shown. The prototype might be the basis of an easy-to-use commercial device.
Die immer komplexere Konstruktionsweise von Neubauten einerseits und die alternde Infrastruktur andererseits erfordern in manchen Fällen eine dauerhafte Überwachung, um besondere Einwirkungen und gegebenenfalls Schädigungen rechtzeitig und genau zu erkennen. Hierfür ist eine Vielzahl von Methoden und Sensoren verfügbar. Das Portfolio weist aber insbesondere bei der Detektion langsamer, räumlich begrenzter Veränderungen Lücken auf. Hierfür sind bisher sehr aufwändige Untersuchungen oder Installationen notwendig.
In der vorliegenden Arbeit werden Sensoren und zugehörige Auswertemethoden für die Ultraschalltransmission vorgestellt, die sich für die zerstörungsfreie, dauerhafte Überwachung von Beton eignen. Direkt oder nachträglich in Betonkonstruktionen eingebaut, ermöglichen sie eine nicht nur lokale, sondern größere Raumbereiche umfassende Dauerüberwachung von Änderungen der Materialeigenschaften.
Das Prinzip der Ultraschalltransmission und die verschiedenen Einflussparameter werden vorgestellt. Zu letzteren gehören neben der Belastung und Schädigung auch Umweltparameter wie Temperatur und Feuchte. Verschiedene Methoden zur Datenanalyse, wie z. B. die Codawelleninterferometrie, ermöglichen eine Detektion kleinster Veränderungen. Die in den Beton einzubettenden Ultraschallsensoren werden vorgestellt und ihr Einbau und Betrieb beschrieben. Als Beispiele für Anwendungen werden Frost-Tauwechsel-Experimente im Labor, die Detektion von lokalen Lasten im Technikumsmaßstab und der Einsatz an realen Brücken diskutiert. Die Sensoren sind zum Teil bereits seit mehreren Jahren in Probeobjekte eingebettet und liefern zuverlässig wertvolle Daten.-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Monitoring of concrete constructions by embedded ultrasonic sensors:
Challenging new constructions and the ageing infrastructure are increasing the demand for permanent monitoring of loads and damages. Various methods and sensors are used for this purpose. But the technologies available today have difficulties in detecting slowly progressing locally confined damages. Extensive investigations or instrumentations are required so far for this purpose.
In this study we present new sensors and data processing methods for ultrasonic transmission, which can be used for non-destructive permanent monitoring of concrete. They can be mounted during construction or thereafter. Larger volumes can be monitored by a limited number of sensors for changes of material properties.
The principles of ultrasonic transmission and influencing factors are presented. This latter include load, damages as well as environmental parameters as temperature or moisture. Various methods for data processing, e. g. coda wave interferometry are introduced. They allow the detection of very small changes in the medium. The embedded sensors are shown including mounting and operation. Application examples so far include small scale laboratory freeze-thaw experiments, localizing loads in larger concrete models and monitoring load effects on real structures. Some sensors are operating already for several years.