3D Schallfeldcharakterisierung niederfrequenter Ultraschall-Prufkopfe in Beton – Experimentelle Untersuchungen und Simulation – (PPT)

摘要

Diagnose, Uberwachung und Prufung von Bauwerken nehmen eine immer grossere Bedeutung im Bauwesen ein, nicht zuletzt aufgrund des steigenden Alters der Infrastruktur. Seit langem werden Ultraschallmessverfahren eingesetzt, um beispielsweise Strukturelemente oder Verdichtungsmangel in Beton zu orten oder die Dicke von Bauteilen bei einseitiger Zuganglichkeit zu bestimmen. Allerdings fuhrt die Heterogenitat des Betons in Form von Luftporen und Gesteinskornung zu einer starken Schallschwachung. Zur effektiven Schallanregung und -detektion in Betonen haben sich Punkt-Kontakt-Prufkopfe durchgesetzt, die ohne Koppelmittel auf die Messoberflache aufgesetzt werden und als Einzelschwinger oder als Arrays erhaltlich sind. In diesem Beitrag werden die experimentellen Untersuchungen und Simulationen zu deren Charakterisierung vorgestellt. Ein an der BAM entwickelter Scanner ermoglicht die dreidimensionale Bestimmung der Schallfelder und Richtcharakteristiken an halbkugelformigen Testkorpern. Die am Fraunhofer ITWM entwickelten Simulationsprogramme auf der Basis der Generalisierten Punktquellensynthese (GPSS) liefern vergleichende Ergebnisse an untersuchten Betonhalbkugeln mit Durchmessern von 350 mm bis 650 mm. Die durchgefuhrten Untersuchungen bilden die Grundlage fur den effektiven, applikationsspezifischen Einsatz von Prufkopfen zur Betonprufung und fur die korrekte Erfassung des Rekonstruktionsvolumens beim Einsatz von tomographischen Verfahren. Daruber hinaus bietet der Einsatz von Simulationen die Moglichkeit, durch Berucksichtigung materialspezifischer Parameter vorab Informationen uber die zu erwartenden Signal-Rausch- Verhaltnisse zu ermitteln und damit die zu erwartenden experimentellen Gegebenheiten zu charakterisieren.