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Einsatz der Impuls-Thermografie zur quantitativen zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen
Die zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Wurde sie bislang fast nur punktuell für die Schadensdiagnose zum Beispiel bei lnstandsetzungsmaßnahmen eingesetzt, könnte sie in Zukunft auch in der Qualitätskontrolle eine entscheidende Rolle einnehmen. Eine Vorraussetzung für den Einsatz von zerstörungsfreien Prüfverfahren ist ihre Praxistauglichkeit. Die Weiterentwicklung der sich zum Teil noch im Forschungsstadium befindlichen Verfahren hin zu technisch ausgereiften Prüfmethoden mit entsprechender Standardisierung ist demzufolge eine klar definierte Aufgabe für die in diesem Bereich tätigen Forschungseinrichtungen. Ein Verfahren, welches sich zur zerstörungsfreien Prüfung eignet, ist die Impuls-Thermografie, da sie in anderen Industriezweigen eine etablierte Methode zur Materialprüfung darstellt. Zudem ist die passive Thermografie im Bauwesen ein anerkanntes Verfahren zur thermischen Prüfung stationärer Systeme. Die Vorteile der Thermografie sind die Möglichkeit der schnellen und umfassenden Untersuchung von großflächigen Bauwerken und -teilen und ihre bildgebende Anwendungsweise, die eine direkte (Vor-)Auswertung der Messungen vor Ort gestattet. Im Rahmen dieser Arbeit werden qualitative und quantitative Möglichkeiten der Impuls-Thermografie als zerstörungsfreies Prüfverfahren im Bauwesen dargelegt. Es wird aufgezeigt, inwiefern sich die lmpuls-Thermografie zur Lösung des inversen Problems eignet. Zur Erforschung der Anwendbarkeit wurden im Labor experimentelle Untersuchungen an drei verschiedenen Probekörpern durchgeführt, welche mit einem engen Bezug zur Praxis hergestellt wurden. Im einzelnen wurden Hohlstellen in Betonbauteilen (Pk1), Putzablösungen auf Betonkonstruktionen (Pk2) und unzureichende Vermörtelungen von im Dickbettverfahren verlegten Spaltklinkern auf Betonwänden (Pk3) geprüft. Neben den experimentellen Untersuchungen wurden numerische Simulationen durchgeführt. Dafür wurde zunächst ein Programm auf Basis der finiten Differenzen entwickelt. Die Methode, die zu berücksichtigenden Randbedingungen und der Aufbau des Simulationsprogramms werden in der Arbeit beschrieben. Mit Hilfe des Programms wurde eine umfangreiche Variation aller Einflussparameter für den Probekörper Pk1 vorgenommen. Insbesondere die Auswirkungen auf die maximale Temperaturdifferenz über einer Fehl- und einer Referenzstelle und deren Zeitpunkt des Auftretens wurde analysiert. Die Ergebnisse belegen die Eignung der lmpuls-Thermografie für die zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen für die im Rahmen der Arbeit behandelten Aufgaben.
Non-destructive testing in civil engineering gains more and more importance. So far it had only been used selectively for damage investigations at reconstruction measures for example. But in the future it could play a decisive role in the field of quality assurance. A requirement for applying non-destructive testing methods is their suitability for daily use. Therefore enhancements of the techniques which are partly at the laboratory stage up to technically mature testing methods with an adequate standardisation is a clear defined aim for the research institutions in this field. A method capable for non-destructive testing is impulse thermography, as it is an established technique for material testing in other industry branches. In addition passive thermography in civil engineering is accepted tool for the thermal testing of stationary systems. The advantages of thermography are the possibility of investigating extensive constructions and components fast and broadly and its imaging application allowing the data analysis directly at the site. Within the scope of this work qualitative and quantitative possibilities of impulse thermography as a non-destructive testing method will be presented. It will be shown to what extent impulse thermography is suited for solving the inverse problems. For investigating the practicability experimental measurements were made in the laboratory at three different practical specimens. In detail, voids in concrete structures (Pk1), delaminations of plaster on concrete constructions (Pk2) and defects behind cleaving tiles taken in thick bed mortar on concrete walls (Pk3) were studied. Besides the experimental measurements numerical simulations were carried out. Therefore a program was written based on finite differences. The method and the boundary conditions and the simulation program are described in this work. With the help of the program an extensive variation of every influence parameter was undertaken for specimen Pk1. In particular the effects on the maximum temperature difference between a reference and a defect and on the time of its appearance were analysed. After the parameter variation numerical simulations were carried out for the three specimens along the lines of the experimental measurements and compared with them. While the measurements and simulations for specimen Pk1 are in agreement on the main lines, the results diverge substantial for the other two specimens. Feasible reasons for these differences are discussed in chapter 7. With regard to the quantitative possibilities of impulse thermography in the scope of this work two approaches were considered. On the one hand the simulation results for specimen Pk1 were analysed systematically and used for the determination of the void depths. On the other hand the experimental and the simulated temperature time curves were fitted with a theoretical model. The results prove the suitability of impulse thermography for non-destructive testing in civil engineering for the tasks chosen within the scope of this work.
Einsatz der Impuls-Thermografie zur quantitativen zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen
Die zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen gewinnt immer mehr an Bedeutung. Wurde sie bislang fast nur punktuell für die Schadensdiagnose zum Beispiel bei lnstandsetzungsmaßnahmen eingesetzt, könnte sie in Zukunft auch in der Qualitätskontrolle eine entscheidende Rolle einnehmen. Eine Vorraussetzung für den Einsatz von zerstörungsfreien Prüfverfahren ist ihre Praxistauglichkeit. Die Weiterentwicklung der sich zum Teil noch im Forschungsstadium befindlichen Verfahren hin zu technisch ausgereiften Prüfmethoden mit entsprechender Standardisierung ist demzufolge eine klar definierte Aufgabe für die in diesem Bereich tätigen Forschungseinrichtungen. Ein Verfahren, welches sich zur zerstörungsfreien Prüfung eignet, ist die Impuls-Thermografie, da sie in anderen Industriezweigen eine etablierte Methode zur Materialprüfung darstellt. Zudem ist die passive Thermografie im Bauwesen ein anerkanntes Verfahren zur thermischen Prüfung stationärer Systeme. Die Vorteile der Thermografie sind die Möglichkeit der schnellen und umfassenden Untersuchung von großflächigen Bauwerken und -teilen und ihre bildgebende Anwendungsweise, die eine direkte (Vor-)Auswertung der Messungen vor Ort gestattet. Im Rahmen dieser Arbeit werden qualitative und quantitative Möglichkeiten der Impuls-Thermografie als zerstörungsfreies Prüfverfahren im Bauwesen dargelegt. Es wird aufgezeigt, inwiefern sich die lmpuls-Thermografie zur Lösung des inversen Problems eignet. Zur Erforschung der Anwendbarkeit wurden im Labor experimentelle Untersuchungen an drei verschiedenen Probekörpern durchgeführt, welche mit einem engen Bezug zur Praxis hergestellt wurden. Im einzelnen wurden Hohlstellen in Betonbauteilen (Pk1), Putzablösungen auf Betonkonstruktionen (Pk2) und unzureichende Vermörtelungen von im Dickbettverfahren verlegten Spaltklinkern auf Betonwänden (Pk3) geprüft. Neben den experimentellen Untersuchungen wurden numerische Simulationen durchgeführt. Dafür wurde zunächst ein Programm auf Basis der finiten Differenzen entwickelt. Die Methode, die zu berücksichtigenden Randbedingungen und der Aufbau des Simulationsprogramms werden in der Arbeit beschrieben. Mit Hilfe des Programms wurde eine umfangreiche Variation aller Einflussparameter für den Probekörper Pk1 vorgenommen. Insbesondere die Auswirkungen auf die maximale Temperaturdifferenz über einer Fehl- und einer Referenzstelle und deren Zeitpunkt des Auftretens wurde analysiert. Die Ergebnisse belegen die Eignung der lmpuls-Thermografie für die zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen für die im Rahmen der Arbeit behandelten Aufgaben.
Non-destructive testing in civil engineering gains more and more importance. So far it had only been used selectively for damage investigations at reconstruction measures for example. But in the future it could play a decisive role in the field of quality assurance. A requirement for applying non-destructive testing methods is their suitability for daily use. Therefore enhancements of the techniques which are partly at the laboratory stage up to technically mature testing methods with an adequate standardisation is a clear defined aim for the research institutions in this field. A method capable for non-destructive testing is impulse thermography, as it is an established technique for material testing in other industry branches. In addition passive thermography in civil engineering is accepted tool for the thermal testing of stationary systems. The advantages of thermography are the possibility of investigating extensive constructions and components fast and broadly and its imaging application allowing the data analysis directly at the site. Within the scope of this work qualitative and quantitative possibilities of impulse thermography as a non-destructive testing method will be presented. It will be shown to what extent impulse thermography is suited for solving the inverse problems. For investigating the practicability experimental measurements were made in the laboratory at three different practical specimens. In detail, voids in concrete structures (Pk1), delaminations of plaster on concrete constructions (Pk2) and defects behind cleaving tiles taken in thick bed mortar on concrete walls (Pk3) were studied. Besides the experimental measurements numerical simulations were carried out. Therefore a program was written based on finite differences. The method and the boundary conditions and the simulation program are described in this work. With the help of the program an extensive variation of every influence parameter was undertaken for specimen Pk1. In particular the effects on the maximum temperature difference between a reference and a defect and on the time of its appearance were analysed. After the parameter variation numerical simulations were carried out for the three specimens along the lines of the experimental measurements and compared with them. While the measurements and simulations for specimen Pk1 are in agreement on the main lines, the results diverge substantial for the other two specimens. Feasible reasons for these differences are discussed in chapter 7. With regard to the quantitative possibilities of impulse thermography in the scope of this work two approaches were considered. On the one hand the simulation results for specimen Pk1 were analysed systematically and used for the determination of the void depths. On the other hand the experimental and the simulated temperature time curves were fitted with a theoretical model. The results prove the suitability of impulse thermography for non-destructive testing in civil engineering for the tasks chosen within the scope of this work.
Einsatz der Impuls-Thermografie zur quantitativen zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen
Application of pulsed thermography in quantitative nondestructive testing in civil engineering
Brink, A.N. (author)
BAM-Dissertationsreihe ; 7 ; 1-122
2005
122 Seiten, Bilder, Tabellen, 32 Quellen
Theses
German
Anwendung der Impuls-Thermografie als zerstörungsfreies Prüfverfahren im Bauwesen
Tema Archive | 2001
|Induktions-Lockin-Thermografie - ILT - Ein neues Verfahren zur zerstorungsfreien Prufung -
British Library Online Contents | 2004
|Entwicklung und Test eines numerischen Modells der Impuls-Thermografie im Bauwesen
Tema Archive | 2009
|TIBKAT | 1982
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