Imaging of surface-breaking concrete cracks using transient elastic waves: Fid-Bau Portal

Imaging of surface-breaking concrete cracks using transient elastic waves

Liu, P.L. / Tsai, C.D. / Wu, T.T.

Zum Nachweis und zur Lokalisierung von Rissen bzw. deren Rißspitze wird eine Sender-Empfänger-Anordnung eingesetzt, wobei der Sender auf einer, der Empfänger auf der anderen Seite des Risses plaziert wird. Als Sender wird eine fallende Stahlkugel (4,75 mm Durchmesser) benutzt, die eine elastische Welle mit ca. 50 kHz Mittenfrequenz erzeugt. Empfangen wird mit einem konischen Wandler des National Bureau of Standard (Proctor-Sonde). Um die Rißspitze zu vermessen, wird die Messung mehrfach wiederholt, wobei die Sende-Empfangsanordnung auf der Oberfläche verschoben wird. Die Zeitsignale werden digitalisiert und gespeichert. Die Lokalisierung der Rißspitze erfolgt durch einen aus der Seismik stammenden Algorithmus, der Migration. Bei der Migration werden für jede Position der S/E-Anordnung die möglichen Orte der Rißspitze bestimmt. Sie liegen jeweils auf einer Ellipse mit Sender bzw. Empfänger als Brennpunkte. Verschiebt man die S/E-Anordnung, so schneiden sich die Ellipsen in einem Punkt, dem Ort der Rißspitze. In einem numerischen Beispiel wird ein Riß mit 60 mm Rißlänge angenommen. Als Anregung wurde eine halbe Sinusschwingung mit einer Peak-Amplitude von 150 N und 20 Mikrosekunden Dauer angesetzt. Die Impulsantworten wurden mit einer Finiten Differenzmethode berechnet. Mit diesen synthetischen Daten wurde gezeigt, daß die Rißspitze mittels der Migration lokalisierbar ist. In einem praktischen Beispiel wurden zwei Risse in einen Betontestkörper mit 90 bzw. 120 mm Länge, die senkrecht bzw. unter 45 Grad orientiert waren, nachgewiesen und ihre Spitze lokalisiert. (Walte, F.)