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Mit Radar, Impact-Echo und Ultraschallecho wurden 2004/2005 zwei Spannbetonbrücken der stark befahrenen A 23 Südosttangente in Wien zerstörungsfrei untersucht. Bei den Bauwerken handelt es sich um Hohlkastenbrücken, die 1975/76 unter Verwendung unterschiedlicher Spannsysteme errichtet wurden. Durch Messungen mit den zerstörungsfreien Prüfverfahren an den Außenseiten zweier Hohlkastenstege wurde sowohl die schlaffe Bewehrung als auch Längsspannglieder in den Stegen geortet. Darüber hinaus sollte der Verpresszustand der Spannglieder mit Hilfe der akustischen Verfahren Impact-Echo und Ultraschallecho ermittelt werden.
Zusammenfassung
Durch die Entwicklung verschiedener Longitudinal- und Transversalwellenprüfköpfe, der variierenden Prüfkopfanordnung und -anzahl in Arrays sowie der verwendeten Erregerfrequenzen stehen derzeit mehrere Ultraschall-Verfahren für Untersuchungen an Betonbauteilen im Echobetrieb zur Verfügung. Darüber hinaus können verschiedene Verfahren für die Auswertung der Messergebnisse, u. a. SAFT-Rekonstruktionsberech-nungen (Synthetic Aperture Focusing Technique), genutzt werden.
Um die Leistungsfähigkeit der Verfahren spezifizieren und auch vergleichen zu können, sind geeignete Kenngrößen erforderlich.
Zu diesem Zweck wurden vorerst drei Kenngröße - das Signal/Rausch-Verhältnis s, die Laterale Auflösung D x und die Gleichmäßigkeit der Abbildung g - definiert und auf Untersuchungsergebnisse zu einem bekannten Prüfobjekt angewendet. Dabei handelt es sich um eine Bohrung in einem Betontestkörper aus Normalbeton B 35, die parallel zur Messfläche eingebracht wurde.
In diesem Beitrag werden die Definitionen und die am Beispiel der Bohrung ermittelten Kenngrößen vorgestellt. Es soll gezeigt werden, dass anhand der vorgestellten Definitionen die Kenngrößen für jedes Verfahren prinzipiell ermittelt werden können. Eine Beurteilung der Werte kann derzeit noch nicht erfolgen. Dazu müssen sich Untersuchungen an weiteren bekannten Objekten anschließen, u. a. auch an gezielt konzipierten Testkörpern, an denen die Einflüsse ausgewählter Objekteigenschaften auf die verfahrensabhängigen Kenngrößen untersucht werden sollen.
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.
Zusammenfassung:
Die zerstörungsfreie Untersuchung von Spannbetonbauwerken mit Radar, Impact-Echo und Ultraschallecho konzentriert sich auf die Ortung von Bewehrung und, wegen der damit verbundenen Korrosionsgefahr, auf
die Lokalisierung von Verpressfehlern in Spannkanälen. Für die automatisierte Untersuchung großer Flächen wurden in der BAM Bundesanstalt für Materialforschung und prüfung Scannersysteme entwickelt und an mehreren Brückenbauwerken erprobt. Die Messdaten der drei angewendeten Verfahren werden eingehend bearbeitet und miteinander kombiniert. Durch die Kombination der Verfahren kann sowohl die schlaffe Bewehrung als auch Spannbewehrung geortet und können Hinweise auf Verpressfehler gegeben werden.
Die Bauwerke der Bundesfernstraßen (Brücken, Tunnel, Lärmschutzwände) sind gemäß DIN 1076 regelmäßig zu überprüfen. Bei der alle sechs Jahre stattfindenden Hauptprüfung sind diese Bauwerke handnah zu untersuchen und die Schäden nach Standsicherheit, Verkehrssicherheit und Dauerhaftigkeit zu bewerten.
Allerdings lassen sich versteckte Schäden beziehungsweise Ursachen von sichtbaren Schäden nicht immer erkennen. Aus diesem Grund sind in den vergangenen Jahren verstärkt Anstrengungen auf dem Gebiet der zerstörungsfreien Prüfverfahren (ZfP) im Bauwesen unternommen worden. Hierbei haben die Verfahren Radar, Impact-Echo und Ultraschall ihre prinzipielle Einsatzfähigkeit zur Schadenserkundung beziehungsweise -bewertung bewiesen. Allerdings haben die einzelnen Verfahren ihre bestimmten Einsatzgrenzen beziehungsweise Randbedingungen, die zu beachten sind. Zudem ist der Einsatz dieser Verfahren zur Untersuchung größerer Flächen sehr zeit- und personalintensiv und erzeugt zurzeit noch nicht unerhebliche Kosten. Aus diesem Grund hat die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung einen Baustellenscanner entwickelt, der es ermöglicht, automatisiert eine größere Fläche eines Bauwerks mit den oben genannten Verfahren der ZfP zu untersuchen.
Zur Untersuchung eines Bauwerks vor Ort wurde die Fuldatalbrücke Eichenzell gewählt, die im Zuge des Ausbaus der Bundesstraße zur Autobahn A 66 abzureißen war. Mit Unterstützung der Hessischen Straßenbauverwaltung und hierbei speziell des ASV Fulda wurden Untersuchungen mit Radar, Impact-Echo und Ultraschall an der Fahrbahnplatte von oben beziehungsweise von unten sowie an der Innenseite des Hohlkastensteges durchgeführt.
Der Baustellenscanner und die einzelnen Verfahren konnten praxisnah erprobt und ihre Eignung nachgewiesen werden. Ein großer Vorteil der automatisierten Untersuchung eines Bauwerkes mit verschiedenen Verfahren liegt darin, dass die Messung bei den einzelnen Verfahren auf den gleichen Messpunkten erfolgt und somit eine Datenüberlagerung möglich ist. Mit Hilfe spezieller Auswerte- beziehungsweise Überlagerungssoftware konnte eine Datenfusion erreicht werden, die die Vorteile der einzelnen Verfahren zur besseren Untersuchung des Bauwerkes nutzen konnte.