Bauwerksuntersuchungen

Im Zuge einer Instandhaltungs- oder Instandsetzungsplanung ist die Erfassung des Ist-Zustandes des betreffenden Bauwerks laut Instandsetzungsrichtlinie des DAfStB sowie der ZTV-ING vorzunehmen.

Dies kann neben bekannten stichpunktartigen, zerstörenden Prüfungen auch detailliert und effizient durch zerstörungsfreie Prüfverfahren erfolgen; was die Schädigung der Bauwerkssubstanz durch eine Untersuchung auf ein Minimum reduziert.

Unser Fachpersonal – darunter Ingenieure, Betontechnologen und Physiker – in Verbindung mit einer im privaten Sektor einzigartigen Geräteausstattung, bringen das nötige Know-How im Bereich der Bauwerksprüfungen sowie der Prüfverfahren bzw. Messprinzipien mit. Dies ermöglicht einen genauen Zusammenhang zwischen Prüfergebnissen und Schadensursachen herzustellen.

Wir stehen ihnen für folgende zerstörende und zerstörungsfreie Untersuchungen nach dem neuesten Stand der Technik an Bauwerken zur Verfügung

  • Beton-,
  • Stahlbeton-,
  • Spannbeton-,
  • Stahl-
  • und Natursteinbauweise

Zerstörungsfreie Prüfgeräte

Zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauwerken stehen uns eine Reihe modernster Geräte, die nach verschiedenen physikalischen Prinzipien (Ultraschall, Radarwellen, Wirbelstrom) arbeiten, zur Verfügung.

Je nach Aufgabenstellung bieten sich einzelne oder mehrere Messverfahren in Kombination an. Anwendungsbereiche der zerstörungsfreien Prüfung können beispielsweise sein:

  • Ortung von horizontalen und vertikalen Rissen und Gefügestörungen (z.B. Kiesnester, Hohlräume)
  • Feststellung von Bauteildimensionen (z. B. Stütz- oder Schwergewichtswände, Tunnelschäden)
  • Erfassung von Lage, Überdeckung und Durchmesser von Bewehrung und Spanngliedern
  • Ortung von unverpressten Spanngliedhüllrohren
  • Erschütterungsmessungen
  • Dokumentation von Feucht- und Temperaturverlauf
  • Korrosionswahrscheinlichkeit von Bewehrung
  • Prüfung von Fassadenkonstruktionen (z. B. Vorhangfassaden)

3D-Ultraschallscherwellen-Tomograf – MIRA

Der Ultraschall-Tomograf A1040 MIRA ist ein vielseitiges Gerät, mit dem universelle Aufgaben in der zerstörungsfreien Prüfung von Beton unter Anwendung von niederfrequentem Ultraschall (20 – 100kHz) und tomografischen Signalverarbeitungsmethoden durchgeführt werden können.

Das System besteht aus einer Anordnung von 4 x 12 einzeln federgelagerten Prüfköpfen (Sender und Empfänger), die sich auch unebenen oder leicht gekrümmten Oberflächen anpassen und kein Koppelmittel erfordern. So lassen sich die zu prüfenden Betonbereiche bis zu einer Messtiefe von ca. 250 cm sehr schnell erfassen.

Anwendungsmöglichkeiten der Ultraschallscherwellentomografie

  • Erfassung von Fehlstellen sowie Rissen und Hohlräumen
  • Vermessung der Materialstärke bei einseitiger Zugänglichkeit des Objektes
  • Ortung von Leerrohren
  • Auffinden von unverpressten Hüllrohren

Darstellung und Auswertung der Messergebnisse

Die einzelnen Messwerte werden sofort grafisch auf dem Farbdisplay des MIRA angezeigt. Außerdem können die Koordinaten und Signalwerte eines Defektes an einem beliebigen Punkt des Tomogramms abgefragt werden.

Durch anschließende Weiterverarbeitung an einem externen Computer lassen sich die Messergebnisse in Form 2- oder 3-dimensionaler Abbildungen darstellen.

Georadar – Hilti, X-scan PS 1000

Die Georadar-Messung basiert auf der Ausbreitung und Reflektion von elektromagnetischen Wellen mit einem Frequenzbereich von 1,0 bis 4,3 GHz. Die Wellen werden am Übergang zwischen unterschiedlich dichten Schichten reflektiert. Eine besonders hohe Reflektion erzeugen Metalle innerhalb von Betonkörpern.

Die Reichweite der erfassten Reflektionsstrahlung ist abhängig von der Sendefrequenz und Feldstärke. Die Auflösung der Radarmessung ist proportional zur Frequenz. Das heißt, dass mit zunehmender Frequenz kleinere Objekte erfasst werden können. Andererseits ist die Reichweite der Radarmessung umgekehrt proportional frequenzabhängig. Das bedeutet, dass mit zunehmender Frequenz die Untersuchungstiefe abnimmt. Mit dem PS 1000 lässt sich so eine Messtiefe von ca. 450 mm erreichen.

Anwendungsmöglichkeiten des Georadars

  • Bestimmung von Materialstärken
  • Lokalisierung von Bewehrung, Spanngliedern und Spannköpfen; beispielsweise zur Vermeidung von Objekttreffern beim Bohren von Dübellöchern, Durchführungen bei Diamantkernbohrungen und Sägearbeiten oder zur Qualitätsbewertung und Überprüfung
  • Lokalisierung von Leitungen; z.B. in Böden, Fahrbahnen, Decken, Balkonen etc.

Darstellung und Auswertung der Messergebnisse

Aufgenommene (gescannte) Untersuchungsbereiche lassen sich sowohl auf dem Handgerät als auch auf dem Monitor darstellen. Auf beiden Geräten lässt sich bereits vor Ort eine auf wenige Millimeter genaue 3-D-Analyse der Messbereiche durchführen. Durch eine Auswertung der Scans mit der zugehörigen Software am PC ist dies auch im Nachhinein möglich.

Wirbelstromverfahren – Hilti, Ferroscan PS 200

Das PS 200 erzeugt ein Magnetfeld, welches durch die Bewehrung im Beton gestört wird, wodurch ein Wirbelstrom im Bewehrungsstahl entsteht. Dieser Wirbelstrom erzeugt ein messbares, magnetisches Rückfeld. Aus den Messsignalen gewinnt man die Betondeckung, Abstände und Stabdurchmesser der Bewehrung, bis in eine Betontiefe von ca. 100 mm und Messstrecken von 30m.

Anwendungsmöglichkeiten des Wirbelstromverfahrens

  • Bestimmung der Lage von Bewehrung
  • Bestimmung von Betonüberdeckung von Bewehrung
  • Bestimmung des Durchmessers von Bewehrung

Darstellung und Auswertung der Messergebnisse

Aufgenommene Messbereiche lassen sich auf den Monitor übertragen und können vor Ort betrachtet werden. Durch die Verwendung der zugehörigen Software bieten sich anschließend verschiedene Darstellungsmöglichkeit von Betonüberdeckung und Stababständen am PC. Weiterhin ist mit der Software eine statistische Auswertung der Messdaten möglich.

Impulse Response – s’MASH

Das Impulse Response Messsystem s’MASH nutzt einen Impuls, eingeleitet durch einen gummierten Schlagimpulsgeber. Der Impuls verursacht eine Ultraschallwelle, die sich im Probkörper ausbreitet. Die Wellen werden an Gefügeänderungen reflektiert und können mit einem Geophon bis in eine Messtiefe von 20 m erfasst werden. Die Signale von Impulsgeber und Geophon werden an einem tragbaren Rechner vor Ort mit Hilfe der zugehörigen Software ausgewertet.

Anwendungsmöglichkeiten des Impulse Response

  • Schnelle Erfassung von Fehlstellen wie Kiesnester oder Hohlstellen
  • Ermittlung der Haltbarkeit von Fassadenankern
  • Prüfung der Qualität von Betonpfählen nach ASTM C1740

Darstellung und Auswertung der Messergebnisse

Der zeitliche Verlauf des Impulses und die gemessene Beweglichkeit werden in eine Mobilität umgewandelt. Dieser Wert gibt Aufschluss über mögliche Fehlstellen im Beton.

Impact Echo – DOCter

Das Impact Echo-Verfahren basiert auf der Ausbreitung von Druckwellen im Material. Die Druckwelle wird durch einen mechanischen Schlag (Impuls) auf das zu untersuchende Objekt generiert. Diese Welle wird am äußersten Rand des Objektes bzw. an vorhandenen Fehlstellen im Objekt reflektiert. Die Analyse des sich ergebenden Frequenzspektrums aus dem Signalverlauf ermöglicht somit die Ermittlung der Tiefe der Fehlstellen bzw. die Bestimmung der Dicke des Objektes bis ca. 100 cm. Weiterhin ermöglicht die Anordnung von zwei Empfängern zwischen einem Riss die Bestimmung der Risstiefe.

Anwendungsmöglichkeiten des Impact Echo

  • Detailüberprüfung von Rissbildungen
  • Bestimmung von Materialstärken
  • Bestimmung der Tiefe von Oberflächenrissen
  • Gegenkontrolle der Ultraschallscherwellen Tomografie Messwerte  etc.

Darstellung und Auswertung der Messergebnisse

Die Auswertung der Messsignale erfolgt an einem tragbaren Rechner vor Ort. Durch die Position des maximalen Ausschlags der Kurve lässt sich die Tiefe einer Fehlstelle bzw. die Bauteildicke ablesen.

Potentialfeldmessung – Canin

Die elektrochemische Potentialfeldmessung stellt ein Verfahren zur Beurteilung des Korrosionszustandes der Bewehrung in Stahl- und Spannbetonbauwerken dar. Dabei wird die Potentialdifferenz zwischen dem kontaktierten Bewehrungsstahl und einer auf der Betonoberfläche aufgebrachten Bezugselektrode gemessen. Praktisch wird die Bezugselektrode längs über den Bewehrungen auf der Betonoberfläche entlang geführt. An Stellen, an denen die stahlpassivierende Oxid/Hydroxid-Schicht durchbrochen ist, wird eine geringere Potentialdifferenz als in den lokal getrennten, intakten Bereichen gemessen.

Anwendungsmöglichkeiten der Potentialfeldmessung

  • Ermittlung der Korrosionswahrscheinlichkeit von Bewehrung, insbesondere bei Tausalz beanspruchten Spann- und Stahlbetonflächen

Darstellung und Auswertung der Messergebnisse

Eine erste Bewertung des Korrosionszustandes der Bewehrung anhand der gemessenen Potentialdifferenz gestattet die Tabelle aus ASTM 876-91/91 AST/. Anhand der gemessenen Potentialdifferenzen lässt sich die Korrosionswahrscheinlichkeit als Einzelpunkt oder flächig, nach Aufarbeitung der Rohdaten am PC, darstellen.

Rückprallhammerprüfung

Hierbei wird mit Hilfe des „Schmitt’schen Hammers“ oder auch Rückprallhammer die sogenannte Rückprallzahl ermittelt. Mit Hilfe dieser Rückprallzahl lässt sich der Beton nach DIN EN 206-1 in Betondruckfestigkeitsklassen einordnen. Da Prüfungen mit dem Rückprallhammer oftmals höhere Druckfestigkeitswerte als eine direkten Prüfung liefern, sind Rückprallhammerprüfungen nicht unmittelbar mit der Würfeldruckfestigkeit gleichzusetzen, sondern dienen nur einer zerstörungsfreien Abschätzung und rangieren hinter der zerstörenden Prüfung.

Anwendungsmöglichkeiten der Rückprallhammerprüfung

  • Schnelle, erste Abschätzung der Bauwerksdruckfestigkeit, besonders in schwer zugänglichen Bereichen

Auswertung der Messergebnisse

Die Bauwerksdruckfestigkeit für einen Messbereich wird durch die Bildung des Medianwertes von neun Messstellen nach DIN EN 12504-2 ermittelt.

Zerstörende Prüfgeräte

Auf dem Gebiet zerstörender Prüfungen ist es uns Dank umfangreicher gerätetechnischer Ausstattung möglich, ein breites Spektrum an Aufgaben zu übernehmen. Im Hinblick auf mögliche Schadensursachen für Stahlbetonbauwerke wie Tausalzeintrag oder Karbonatisierung, sind unsere Fachleute in der Lage die notwendigen Untersuchungen festzulegen und durchzuführen.

Für die notwendige Instandsetzung prüfen wir den Ist-Zustand des Bauwerks und bestimmen zeitnah die benötigten Parameter der Baustoffe, teilweise bereits vor Ort oder in unseren Laborräumen.

Bohrkernentnahme und Bestimmung der Bauwerksdruckfestigkeit am Kernbeton

Als Betonproben für weitere Prüfungen vor Ort oder in unserem Labor dienen Bohrkerne unterschiedlicher Durchmesser. Die Bohrkernentnahme erfolgt mit Hilfe eines unserer elektrisch angetriebenen mobilen Kernbohrgeräte, welche an den gewünschten Untersuchungsstellen befestigt werden können (vertikale Bohrrichtung nach unten und über Kopf, horizontale Bohrrichtung). Für befahrbare Flächen steht eines unserer Kernbohrfahrzeuge zur Verfügung. Bohrtiefen bis zu 6m (in Abhängigkeit des Bohrkerndurchmessers) und Bohrkerndurchmesser von 500 mm mit den Handbohrgeräten und 450 mm mit den Kernbohrfahrzeugen zeigen die Stärken unserer technischen Ausstattung.

Im Anschluss an die Dokumentation der Bohrkerne werden diese durch Nassschnitte auf ein bestimmtes Verhältnis von Länge zu Durchmesser gekürzt, plan geschliffen und z.B. der Prüfung der Druckfestigkeit unterzogen. Dies erfolgt gemäß DIN EN 12504, Teil 1, an einer hydraulischen Druckprüfpresse in unserem Labor.

Tiefenabhängige Prüfung der Oberflächen- und Haftzugfestigkeit

Die Prüfung von Oberflächen- und Haftzugfestigkeit erfolgt gemäß DIN EN 1542. Sie dient der Überprüfung der Mindestscherfestigkeit des Untergrundes, die bei einer Instandsetzung für Oberflächenschutz- oder Betonersatzsysteme gegeben sein muss. Entsprechende Werte sind in technischen Regelwerken, wie den ZTV-ING oder der Instandsetzungsrichtlinie des DAfStb, festgelegt.

Bohrmehlentnahme zur Ermittlung eines Tiefenprofils des Chlorid- oder Sulfateintrags

Zur Bestimmung des Chlorid- oder Sulfatgehalts hat sich die Entnahme von Bohrmehlproben aus dem Beton als effizientes Verfahren erwiesen. Das Bohrmehl wird mithilfe eines elektrisch angetriebenen Entnahmegerätes aus unterschiedlichen Tiefenbereichen gewonnen.

Zur Probenvorbereitung wird das Bohrmehl mittels einer Scheibenschwingmühle gemahlen, anschließend bei 105°C getrocknet. Die Bestimmung des Chlorid- bzw. Sulfatgehaltes erfolgt in unserem Labor.

Bestimmung der Karbonatisierungstiefe

Um die Karbonatisierungstiefe bestimmen zu können, muss am Bauwerk zunächst eine frische Betonbruchstelle geschaffen und ausgeblasen werden, um sie anschließend mit der Indikatorflüssigkeit Phenolphtalein zu besprühen. In dem nicht karbonatisierten Bereich verfärbt sich der Indikator rot bis violett (hier ist der pH-Wert > 9). In karbonatisierten Bereichen schlägt der Indikator nicht um.

Referenzen und Beispiele

Hier haben wir eine Auswahl typischer Projekte zusammengestellt.
Klicken Sie auf die kleinen Bilder, um sie groß anzuschauen.

[c] 2018 Chemisch Technisches Laboratorium Heinrich Hart GmbH