Radar, Ultraschallecho und die Bestimmung der Betondeckung an Stahl- und Spannbetonbauteilen: Fid-Bau Portal

Radar, Ultraschallecho und die Bestimmung der Betondeckung an Stahl- und Spannbetonbauteilen

Streicher, Doreen / Kurz, Jochen H. / Boller, Christian

Die Bestandsaufnahme oder Qualitätssicherung von Bauwerken aus Stahl- oder Spannbeton erfordert zunehmend den Nachweis, dass alle Bewehrungselemente eingebaut sind und ihre Lage den Anforderungen der geltenden Baurichtlinien entspricht. Zwei Bewehrungsgruppen sind von Interesse. In einer Tiefe von 3 bis 6 cm unter der Betonoberfläche ist die Rissbreiten beschränkende Bewehrung (meist Stabstahl) eingebaut. In größeren Einbautiefen befindet sich die Bewehrung zur Aufnahme der erwarteten Lasteinwirkungen. Bei Spannbeton gehören dazu die Spannglieder. Mit Hilfe der zerstörungsfreien Prüfverfahren Radar und Ultraschallecho können diese Bewehrungselemente detektiert werden. Da die Verfahren auf unterschiedlichen physikalischen Grundprinzipien basieren, ist für die Lösung anspruchsvoller Prüfaufgaben der Einsatz beider Verfahren sinnvoll. Für die effektive Nutzung der komplementären Information sind nicht nur die maximal möglichen Detektionstiefen von Interesse, sondern auch die Genauigkeit bei der Ermittlung der Betondeckungen über den detektierten Bewehrungselementen. Für die Untersuchungen zur Genauigkeit sind sowohl die Einflüsse des Prüfobjekts, wie Einbautiefe der Bewehrungselemente, Größe der Bewehrungselemente, Einfluss vorliegender Bewehrung und Betonsorte, als auch die Einflüsse durch Gerätekonzeption, Mess- und Auswertestrategie, zu erörtern. In Hinblick auf die Ergebnisgenauigkeit bei der Bestimmung der Betondeckung mit Radar und Ultraschallecho wurde der Einfluss durch die Rekonstruktionsprozesse, die Wahl der Nulllaufzeit und die Ausbreitungsgeschwindigkeit untersucht. Bei den Betondeckungen nach und vor der Rekonstruktion wurden bei Radar nur geringe Unterschiede von weniger als einem Zentimeter, bei Ultraschallecho hingegen in der Größenordnung von einem Zentimeter ermittelt. Bei Radar ist das Kriterium beim Ablesen der Nulllaufzeit für die Ergebnisse bei der Bestimmung der Betondeckung wesentlich und kann Abweichungen der Betondeckungen von mehreren Zentimetern zur Folge haben. Durch Regressionsanalysen konnte der Zeitbereich für das Ablesen der Nulllaufzeit deutlich eingeschränkt und eine Empfehlung zur Ermittlung der Nulllaufzeit gegeben werden. Unter Berücksichtigung dessen wurde eine für den gesamten Überdeckungsbereich konstante Geschwindigkeit und Genauigkeiten der ermittelten Betondeckungen von kleiner 0,5 cm nachgewiesen. Bei Ultraschallecho ist die Nulllaufzeit eine feste, für die Messapparatur kalibrierbare Größe. Nach den Untersuchungen ändert sich die Schallgeschwindigkeit über die Bauteiltiefe. Die Genauigkeit der Betondeckungen ist im Überdeckungsbereich von 15 cm bis 30 cm mit maximal 0,5 cm Abweichung am größten. Das tiefenabhängige Geschwindigkeitsprofil wird durch die Abstrahlcharakteristik der verwendeten Prüfköpfe und die Filterfunktion des Betons geprägt. Letzteres mutmaßlich dadurch, dass der Anteil an Haarrissen und Porenraum im oberflächennahen Tiefenbereich größer als im Bauteilinneren ist.