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Time slices of very dense GPR measurements carried out at concrete with a real point distance of less than 10 mm in x and y direction show weak reflection patterns besides the strong reflections of reinforcements. A repetition of these measurements with the same local geometrical precision at the same specimen shows the same reflection pattem. We suppose that the heterogeneity of concrete given by aggregates (e.g. gravel, broken granite) causes local weak Scattering of the GPR waves and leads to reflection patterns in the GPR data. These reflection patterns can be explained by a Superposition of multiple scatterings of single aggregates. So far these reflection patterns have been not recognized in Standard time slices due to the large spacing (> 5 cm) between single profiles and because of the interpolation between the profiles.
We investigate the characteristics of the volume scattering effects, caused by aggregates, at concrete blocks with two different grading curves. In a more general investigation we study the volume scattering of aggregates by using wooden boxes filled with only typical aggregates and an included defined reflector (metal plate). The thickness of the aggregate layer above the metal plate was varied between 20 cm and 40 cm. With a very dense measuring grid at the surface we are able to calculate the effective volume scattering and to analyze the distribution of the reflection amplitude of the included metal plate for different aggregate set-ups. Results of this study confirm that the weak reflection patterns in concrete can be explained by aggregate scattering and have a direct correlation to the penetration depth of GPR in concrete.
Die drei Beispiele zerstörungsfreier Prüfungen an Spannbetonbrücken zeigen unterschiedliche Problemstellungen und deren Lösung mit unterschiedlichen Ansätzen.
Allen drei Beispielen gemeinsam ist die Verwendung kommerzieller Geräte. Diese werden von verschiedenen Anbietern bereitgestellt. Eine weitere Gemeinsamkeit ist, dass die Grundgeräte durch zusätzliche Maßnahmen ergänzt. Erst dann ist der gewünschte Untersuchungserfolg sicher gestellt.
Im ersten Beispiel wurde die vom Auftraggeber geforderte Präzision dadurch erreicht, dass systematische Voruntersuchungen stattfanden. Die Übertragung der Lokalisierung direkt auf die Betonoberfläche stellte sicher, dass keinen Informationsverluste an die nachfolgenden Aufgaben auftraten.
Das zweite Beispiel zeigt den Nutzen von Automatisierung und Kombination von Verfahren. Damit können dem Auftraggeber die notwendigen Angaben über Einbauteile mit großer Detaitreue und leicht verständlicher Visualisierung aufbereitet werden. Der abschließende Bericht zeigt, wie vorhandene Auswertungen sinnvoll durch noch in der Forschung befindliche Ansätze bereichert werden.
Insgesamt ist die zerstörungsfreie Prüfung in der Lage, an Brücken preisrelevante Fragestellungen zu lösen. Voraussetzung hierfür ist eine sorgfältig geplante Vorgehensweise und ein sicheres Verständnis der Grundlage der eingesetzten Geräte und Auswertungsschritte.
Der große Vorteil der vorgestellten Methode liegt in der quasi on-line Bereitstellung der Ergebnisse und in der Möglichkeit des Einsatzes direkt am Bauwerk. Die vorliegenden Meßergebnisse zeigen den erfolgreichen Einsatz von LIBS zur Messung der Betonzusammensetzung. Eine Unterscheidung von Zementen gelingt durch die Einordnung der Meßwerte ins Dreistoffdiagramm.
Neue kleine Laser, handliche Echellespektrographen und neuartige Lichtleiter lassen sich zu mobilen LIBS-Apparaturen kombinieren, die eine Messung undAuswertung vor Ort ermöglicht.
Our aim is the application of LIBS as a simple, quasi on-line method for the non-destructive testing of concrete. Concrete is naturally inhomogeneous. Therefore we must take into account the local variation of the element composition using a statistical analysis. Depending on how much cement and aggregate is measured with each laser pulse, a scan on the surface of a concrete specimen produces a distribution of points in the Rankin diagram which is used to characterise the concrete.
Die Eignung des Verfahrens der Laser Induzierten Breakdown Spectroscopy (LIBS) zur Kontrolle einer ausreichenden Beschichtung und zur Bestimmung der Schichtdicke von Hydrophobierungsschichten auch im Rahmen wiederholender Messungen sollte untersucht werden. Mit LIBS kann die Elementverteilung orts- und tiefenaufgelöst in oberflächennahen Bereichen quasi on-line bestimmt werden. Es ist keine Probenpräparation notwendig. Wiederholende Messungen würden das vorzeitige Erkennen beschädigter Beschichtungen ermöglichen, wodurch kostspielige Sanierungsmaßnahmen vermieden werden.
In den letzten Jahren hat sich das Impulsradar als zerstörungsfreies Prüfverfahren im Bauwesen insbesondere zur Ortung von metallischen Einbauteilen wie z. B. schlaffer und vorgespannter Bewehrung in Betonbauteilen immer stärker durchgesetzt.
Systematische Laboruntersuchungen und Fallstudien zeigen aber auch, dass das Verfahren sehr gut zur Ortung von Hohlstellen sowohl in Mauerwerk als auch in Betonstrukturen geeignet ist.
Das Radarverfahren arbeitet nach dem Impuls-Echo Prinzip. Dabei wird von der Sendeantenne ein sehr kurzer elektromagnetischer Impuls ausgesendet (ca. 3 Halbwellen), der an Grenzflächen im Material (Änderung der Dielektrizitätskonstanten) und bei nicht zu dicken Bauteilen auch an der Rückseite reflektiert und von der Empfangsantenne detektiert wird. Bei den hier vorgestellten Messergebnissen wurden eine 900 MHz sowie eine 1,5 GHz Antenne in Kombination mit einem kommerziellen Radargerät eingesetzt.
Trans-European corridors for transport of people and goods require strengthening of bridges to carry increased axle loads in terms of absolute axle loads and of their frequency. Most of the bridges along highways are reinforced or prestressed concrete bridges.
Since the late 1990s, CFRP laminates have been applied to box girder and T-beam bridges to increase the overall capacity. Although regular inspections are carried out, no special method was available to test the bond condition of CFRP laminates after being in Service for more than ten years. The German Center of Competence in Civil Engineering is aware of this need and funded a research project to investigate the bond condition by means of advanced non-destructive testing (NDT).
For almost 15 years, carbon fibre-reinforced polymer (CFRP) plates and sheets have been used for strengthening and repair of civil engineering structures. CFRP plates were applied to upgrade structures for change in use or increasing traffic load. CFRP laminates have also been used to repair deteriorated structures such as multi-storey parking or bridges. The execution quality and condition of the strengthening measure in terms of bond integrity were neither monitored nor tested systematically. Inspectors eventually applied simple hammer knocking during regular main inspection for subjective noise distinction as a measure for eventual insufficient bond. This paper presents the feasibility and the limitations of low-frequency transversal ultrasonic waves with dry-coupling point-contact sensors for inspection and defect detection between CFRP laminate and concrete surfaces. The German Centre of Competence in Civil Engineering (DIBt) has initiated a national research project [Helmerich et al. (2012). Condition analysis of bonded CFRP-applications on concrete structures by means of non-destructive testing [in German: Zustandsuntersuchung von CFK-Klebeverstärkungen an Betonbauteilen mittels zerstörungsfreier Prüfung (ZfP)]. Final, internal project report], carried out at the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), Germany. The aim of the project was to present a potential non-destructive testing method for bond defect detection as a measure for the durability of the strengthening system more than 10 years after application.
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-timefrequency (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.
Die Ermittlung der genauen Bewehrungslage ist von großem Interesse bei der Instandsetzung und Ertüchtigung von Stahlbetonbauwerken. Denn nur wenn die Lage der für die Standsicherheit wichtigen Bewehrung bekannt ist, können Kernbohrungen oder Sägearbeiten schadensfrei durchgeführt werden. Das Bodenradar als zerstörungsfreie Methode ist wegen des einfachen Verfahrens der Antenne entlang einer Messspur für eine solche Aufgabenstellung sehr gut geeignet. Die Anwendung kann aber eingeschränkt werden, wenn die gesuchte Bewehrung zu tief liegt oder durch eine davor liegende Bewehrung abgeschattet wird. Bei der Ortung mehrlagiger Bewehrung ist es wichtig, einen mehrstufigen und effizienten Messplan zu erstellen, der den Aufwand auf einem vertretbaren Maß beschränkt und die Möglichkeit bietet, beim Erreichen der Verfahrensgrenzen rechtzeitig die Untersuchung abzubrechen. Am Beispiel einer Stahlbetonbrücke, die nachträglich mit externen Spanngliedern versehen wurde, wird das Vorgehen beim Orten von mehrlagiger Bewehrung gezeigt.
