Spann­­stahl bricht ohne Vor­­an­­­­kün­­­­di­gung

Ausgewertetes Magnetbild einer Mess-Spur mit dem REM 350

Ausgewertetes Magnetbild einer Mess­spur mit dem REM 350 mit Kenn­zeich­nung der Spann­glie­der und eines bruch­ar­ti­gen Sig­nals

In Deutsch­land sind fast 70 Pro­zent der Brücken­­bau­wer­ke an Bun­des­­fern­­straßen als Spann­­be­ton­­kon­struk­tio­nen er­rich­tet (in Ab­hän­­gig­keit ihrer Brücken­­fläche, Stand 2004). Durch das da­ma­lige Ver­trau­en beim Au­to­­bahn­bau der 50er bis 70er Jahre in die Spann­­be­ton­­bau­wei­se wurde nur wenig Be­ton­­stahl­­­be­weh­rung ver­baut.

Die Sicherheit bzw. Stabilität einer Brücke zum Beispiel oder eines Hallendaches ist abhängig von dem Zustand des verbauten Spannstahls. Von außen ist der Zustand der Betonstahl­be­wehrung nicht feststellbar. Erschwerend kommt hinzu, dass Spann­­stahl­­­brüche sich weder durch Risse noch durch Betonab­plat­zungen bemerkbar machen. Spann­­stahl bricht ohne Vor­­an­­­kün­­­di­gung. Aus die­sem Grund ist die Un­­ver­­­sehr­t­­heit des Spann­­­stahls für die Stand­­­si­cher­heit von Bau­­wer­ken so we­sent­­lich.

MobiRem – Messein­heiten
für mobile zerstö­rungsfreie Spannstahl­prü­fungen


REM 40

Der REM 40 (kleine MobiRem-Messeinheit) bei einer zer­stö­rungs­frei­en Prü­fung von Spann­be­ton­­bin­dern einer Schwimm­hallen-Decken­kon­s­truk­tion mit hy­per­bo­lisch­en Pa­ra­bo­loid­scha­len (HP-Schalen)

REM 40 – kleine MobiRem-Messeinheit

Der REM 40 be­steht aus einem Elek­tro­­mag­­ne­ten mit in­te­­grier­ter Sen­sor­ein­heit (Ge­wicht etwa 30 kg), mit der wei­test­­ge­hend sämt­liche Spann­­be­ton­­bau­tei­le des Hoch­baus und Hal­len­baus un­ter­sucht wer­den können. Um das je­wei­li­ge Spann­glied bis zur Re­ma­nenz (mag­ne­tische Sät­ti­gung) mag­ne­ti­­sie­ren zu können, wird die Magnet-Sensor-Einheit wie­der­holt über die Be­ton­o­ber­flä­che auf der Pro­jek­tion des je­wei­­li­gen Spann­glieds ge­führt. Für eine zer­stö­rungs­­freie Un­ter­­such­ung mit dem REM 40 ist die vor­he­ri­ge Or­tung und Kenn­zeich­nung der zu un­ter­­su­chen­den Spann­glie­der mittels Geo­ra­dar o.ä. und an­hand der Plan­un­ter­la­gen not­wen­dig. Für die Strom­­ver­­­sor­gung sind 230 V (Nor­mal­strom) aus­rei­chend.

Zu untersu­chende Bauteile sind z.B.:

  • Dach- / Decken­kon­struk­tionen aus Spannbeton (VT-Fal­ten, HP-Scha­len, Trä­ger),
  • Brücken­träger (geradliniger und pa­ra­­bel­­för­­mi­ger Ver­lauf der Spann­glie­der)

Für die Untersuchung von Bau­tei­len mit dem REM 40 ste­hen ver­schie­de­ne Füh­rungs­­­sys­te­me zur Ver­fü­gung, mit denen die Mess­ein­heit ex­pli­zit an dem je­wei­­li­gen Spann­­glie­d­­ver­lauf an­ge­passt wer­den kann:

REM 40: Untersuchung von VT-Falten einer Schwimm­halle

REM 40: Untersuchung von VT-Falten einer Schwimm­halle

  • Fahrbares Führungs­system bei ge­rad­­li­nig ver­lau­­fen­den und an der Ober­sei­te des Bau­teils lie­gen­den Spann­glie­dern, wie z.B. bei Bo­den­­plat­ten von Park­decks oder Dach­kon­s­truk­tio­nen von Sport­hal­len (z.B. VT-Fal­ten).
  • Gitterträger-Schienen­system mit Längen bis zu 18 m bei ge­rad­­li­nig ver­lau­­fen­den Spann­glie­dern in Brüc­ken­trä­gern und Dach- / Dec­ken­­bin­dern. Das Git­ter­trä­ger-Schie­­nen­­sys­tem kann so­wohl ste­hend als auch häng­end ver­wen­det wer­den und lässt sich in sei­ner Hö­he jus­tie­ren. Da­durch können so­wohl die in der Un­ter­­sei­te als auch die seit­lich im un­te­ren Flansch lie­gen­den Spann­glie­der ab­ge­fah­ren wer­den.
  • Hängendes Rohrsystem mit Längen bis zu 18 m bei pa­ra­­bo­lisch ver­lau­­fen­den Spann­glie­dern von z.B. Brüc­ken­trä­gern oder Brü­cken­­hohl­­käs­ten. Mittels Boh­rung­en im Trä­ger selbst oder in der da­rü­ber lie­gen­den Kon­s­truk­tion kann das Rohr­sys­tem in­di­vi­­du­ell dem Spann­­glie­d­­ver­lauf an­ge­passt wer­den.

REM 150 – mittlere MobiRem-Messeinheit

REM 175 zerstörungsfreies Prüfverfahren

REM 175: Spannstahlbruchortung bei horizontal verlaufenden Spanngliedern im Wandbereich eines Spannbetontankbehälters

Der REM 150 ba­siert auf der Grund­lage des REM 350 und be­steht aus einem etwa 200 kg schwe­ren re­gel­­ba­ren Elek­tro­­ma­g­ne­ten mit einer an­ge­häng­ten Sen­sor­ein­heit. Der Ma­gnet hat eine Brei­te von 1,50 m und ist auf einer hand­ge­­führ­ten Fahr­ein­heit mon­tiert. In Abhängigkeit des Stahlquer­schnitts und der Tiefenlage der zu untersu­chenden Spannglieder wird die mittlere Messeinheit auf 1,50 m (REM 150), 1,75 m (REM 175) oder 2,00 m (REM 200) angepasst.

Die Sensor­einheit ist identisch mit der des REM 350. Sie kann so­wohl im ak­ti­ven Ma­gnet­feld als auch das re­ma­nen­te Ma­gnet­feld messen. Durch das ge­ring­e­re Ge­wicht im Ver­gleich zur großen MobiRem-Mess­ein­heit ist der REM 150 leich­ter hand­hab­bar und da­mit be­son­ders ge­eig­net für Spann­­be­ton­­plat­ten mit be­eng­ten Platz­­ver­­häl­t­­nis­sen, z.B. Dec­ken­­plat­ten in Park­häu­sern.

Im Gegensatz zu der REM 40 – Messeinheit ist es hier­bei nicht not­wen­dig, die Spann­glie­der vor der Mes­sung mit an­de­ren zer­stö­rungs­­frei­en Un­ter­­su­chungs­­­me­tho­den (z.B. Ra­dar) zu lo­ka­­li­­sie­ren. Auch eine ein­ma­li­ge Über­fahrt ist aus­rei­chend, um die ge­wün­sch­ten ma­gne­tisch­en In­for­­ma­tio­nen der Spann­glie­der zu er­hal­ten.

Für die Untersuchung von vor­ge­­spann­ten Tank­be­häl­tern wurde ei­gens für die­se Mess­ein­heit eine Hub­plat­t­form kon­stru­iert, die es er­mög­licht, den REM 150 mit­samt der Sen­sor­ein­heit senk­recht an der Be­häl­ter­wand ent­lang zu füh­ren. Wand­be­rei­che mit einer Flä­che von bis zu 600 m² wer­den in et­wa drei Ta­gen zer­stö­rungs­frei auf Spann­­stahl­­­brü­che un­ter­sucht.

REM 350 – große MobiRem-Messeinheit

REM 350 zerstörungsfreies Prüfverfahren ZFP Bauwesen

REM 350: Magnetische Streufeldmessung auf einer Straßenbrü­cke

Das REM 350 be­steht aus einem re­gel­­ba­ren Elek­tro­­ma­g­ne­ten, mon­tiert auf einer elek­tro­hy­drau­lisch an­ge­trie­­be­nen Fahr­ein­heit und einer an­ge­häng­ten Sen­sor­ein­heit. Die Fahr­ein­heit mit dem Elek­tro­­ma­g­ne­ten hat ein Ge­wicht von drei Ton­nen und eine Brei­te von 3,50 m. Der REM 350 fährt das Brü­cken­­bau­werk in Längs­rich­tung ab. Wäh­rend der Über­fahrt der quer in der Fahr­bahn­­plat­te lie­gen­den Quer­spann­glie­der wer­den die­se bis zur Sät­ti­gung re­ma­nent (blei­bend) ma­gne­ti­siert. Die nach­ge­­führ­te Sen­sor­ein­heit nimmt das ma­gne­tische Streu­feld der ma­gne­ti­­sier­ten Spann­glie­der auf.

Im Gegensatz zu der REM 40 – Messeinheit ist es hier­bei nicht not­wen­dig, die Spann­glie­der vor der Mes­sung mit an­de­ren zer­stö­rungs­­frei­en Un­ter­­su­chungs­­­me­tho­den (z.B. Ra­dar) zu lo­ka­­li­­sie­ren. Auch eine ein­ma­li­ge Über­fahrt ist aus­rei­chend, um die ge­wün­sch­ten ma­gne­tisch­en In­for­­ma­tio­nen der Quer­spann­glie­der zu er­hal­ten.

Mit dem REM 350 wurden zahl­reiche Brücken­­bau­wer­ke un­ter­sucht, z.B. die Kocher­tal­­brücke, die Schüpf­­bach­tal­­brücke, die Tau­ber­tal­­brücke oder die Sun­shine Sky­way Bridge (USA/Florida). Das Er­geb­nis der aus­ge­wer­te­ten Mess­daten spie­gelt den tat­säch­­lich­en Zu­stand der Spann­glie­der wieder und er­mög­licht eine reali­täts­nahe Ein­schätz­ung der Sicher­heit und der Zu­ver­­läs­sig­keit des Bau­werks.

Die Vorteile der REM 350 – MobiRem-Messeinheit:

  • die Messung kann unabhängig der Ober­flä­chen­­be­­schaf­fen­heit der Brü­cken­fahr­­bahn­­platte er­fol­gen (As­phal­t­­deck­­schicht / ab­ge­fräs­te Be­ton­o­ber­­fläche)
  • die Erfassungs­breite der Mess­daten­ von der an­ge­häng­ten Sen­sor­ein­heit be­trägt 3,0 m
  • eine vor­her­­ge­hen­de Lage­er­mit­t­lung der Quer­spann­­glieder mit z.B. Geo­radar ist nicht er­for­­der­lich
  • pro Tag können bis zu 1.200 m einer Fahr­spur ge­messen wer­den ent­sprech­end einer Fläche von etwa 3.600 m²
  • die Mess­soft­ware er­mög­licht eine erste Ein­schätz­ung des Zu­stands un­mit­tel­bar im An­schluss an die Messung
  • eine de­tail­lier­te Be­ur­tei­lung der Mess­da­ten er­folgt spä­ter durch eine rech­ner­un­ter­­stützte Fein­aus­wer­tung

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Untersuchung der Querspann­glieder einer Autobahn­brücke mit dem Remanenz­ma­gne­tismus-Verfahren (REM 350) im Rahmen einer Nachtmessung

Weitere Geräte, die uns ein zerstö­rungs­freies Prüfen ermöglichen

Betonprüf­hammer „Silver­Schmidt PC-N“

Rückprallhammerprüfung hinsichtlich Betonfestigkeit

Betonprüfhammer “SilverSchmidt PC-N” der Firma Proceq

Der Betonprüf­hammer “Silver­Schmidt PC-N” der Firma Proceq zur Er­mitt­lung der Be­ton­­druck­­fes­tig­keit funk­tio­niert nach dem Prin­zip der Ener­gie- und Ge­schwin­­dig­keits­­dif­­fe­renz (Er­mitt­lung des Q-Werts) und ent­spricht den Nor­men DIN EN 12504-2 und DIN EN 13791. Die Be­stim­mung des Q-Werts bie­tet ge­gen­über der her­köm­m­­lich­en Rück­prall­ham­­mer­prü­fung auch die Mög­lich­keit, hoch­fes­te Be­tone (bis C 80/95) und Leicht­­be­tone hin­sicht­lich ihrer Druck­­fes­tig­keit zu be­wer­ten.

Bei der zerstö­rungs­freien Prüfung mit dem Rück­prall­ham­mer wird ein Schlag­­ge­wicht mit­hil­fe einer ge­spann­ten Fe­der auf einen Schlag­­bol­zen ge­schleu­dert, der wie­de­rum in­fol­ge der Elas­ti­­zi­tät des Be­tons zu­rück­prallt (Rück­prall). Dieser Rück­prall dient als Kenn­wert für die Här­te des zu prü­fen­den Be­tons. Die Rück­prall­zahl kann aus der Rück­prall­stre­cke (R-Wert) oder als Ba­sis von Ge­schwin­­dig­keits- oder Ener­gie­­mes­­sung­en (Q-Wert) er­mit­telt wer­den.

Die Durchführung von Messungen mit dem Rück­prall­ham­mer sind in der DIN EN 12504-2 ge­re­gelt, die Be­zie­hung zwi­schen dem Prüf­er­­geb­nis und der Druck­­fes­tig­keit be­han­delt die DIN EN 13791. Die Gül­tig­keit der Mes­sung­en ist be­schränkt auf den ober­flä­chen­nahen Be­reich, wes­we­gen die Kar­bo­na­ti­­sie­rung des Be­tons einen Ein­fluss auf die Mess­wer­te haben kann.

Betondeckungsmessgerät

Betondeckungsmessgerät BDM 1” der Firma Würth

Betonde­ckungs­messgerät „BDM 1“

Mit dem Betonde­ckungs­messgerät „BDM 1“ der Firma Würth, auch unter dem Na­men „Li­thos­cope“ be­kannt, wird zer­stö­rungs­frei die Stahl­­be­ton­­be­weh­rung ge­or­tet und de­ren Be­ton­­de­ckung ge­mes­sen. Das Mess­ge­rät er­zeugt ein ma­gne­tisch­es Wech­sel­feld, welches durch die ferro­­ma­g­ne­tisch­en Be­weh­rungs­­­stä­be wäh­rend der Füh­rung über die Be­ton­o­ber­flä­che be­ein­flusst wird.

Durch die Mög­lich­keit der flä­chen­haf­ten Dar­stel­lung der Er­geb­nisse ist das Ge­rät be­son­ders ge­eig­net für die Über­prü­fung der Qua­li­tät der Be­ton­­de­ckung von groß­flä­chi­gen Bau­tei­len (z.B. im Rah­men von In­stan­d­­set­­zungs­­­maß­­nah­men von Park­häu­sern). Durch seine ein­fache Be­die­nung können die Prüf­auf­­ga­ben schnell und wirt­schaft­lich durch­­ge­führt werden.

Radargerät „GPR Live“ der Firma Proceq

Radargerät „GPR Live“ der Firma Proceq

Radargerät „GPR Live“

Für die Durchführung des Ra­dar­­ver­­fah­rens wird das Ra­dar­­ge­rät „GPR Live“ der Fir­ma Proceq ein­ge­setzt. Das Wort Ra­dar steht für „Radio De­tec­tion and Ranging“ und be­schreibt die Or­tung von Ob­jek­ten mit­hil­fe elek­tro­­ma­g­ne­tisch­er Im­pul­sen so­wie die Er­mitt­lung des Ab­stands zu dem Ob­jekt. Die elek­tro­­ma­g­ne­tisch­en Wel­len wer­den über eine An­tenne in das Bau­teil ein­ge­lei­tet und an Ob­jek­ten mit ab­wei­chen­den elek­tro­­ma­g­ne­ti­schen Ei­gen­­schaf­ten (z.B. Per­mit­ti­vi­tät) teil­wei­se bis voll­stän­dig re­flek­tiert. Die re­flek­tier­ten Wel­len wer­den von einer Em­pfangs­an­tenne aufgenommen und da­nach ana­ly­siert.

Da die Radarwellen vollständig an me­tal­­lischen Ob­jek­ten re­flek­tiert wer­den (To­tal­re­fle­xi­on), ist das Ra­dar­­ver­­fah­ren ge­eig­net für die Or­tung von Be­weh­rung und von me­tal­­lisch­en Hüll­roh­ren. Sehr dicht an­ge­ord­ne­te Be­weh­rungs­­­stä­be und dünne Me­tall­­fo­li­en ha­ben eine ab­schir­­men­de Wir­kung, wes­we­gen eine Or­tung von da­hin­ter­­lie­­gen­den Ob­jek­ten nicht mö­glich ist. Da im Ge­gen­satz zu dem Ul­tra­­schall­­ver­­fah­ren an Luft­schich­ten keine To­tal­re­fle­xi­on statt­­fin­det, können mit Ra­dar auch Mehr­schicht­­sys­te­me mit hohem Luft­an­teil un­ter­sucht wer­den.

Bosch Wallscanner Bewehrungsortung

Multidetektor “D-tect 150 SV Professional” der Firma Bosch

Multide­tektor „D-tect 150 SV Professional“

Der Multide­tektor „D-tect 150 SV Pro­fes­sio­nal“ der Firma Bosch ar­bei­tet auf Ba­sis der Ra­dar­tech­nik und er­mög­licht eine schnelle und ein­fache Or­tung von Be­weh­rungs­­­stä­ben bis in eine Tie­fe von et­wa 15 cm. Vor allem bei engen Stab­ab­­stän­den und ge­ring­en Be­ton­­de­­ckung­en (z.B. vor­ge­­spann­te Hy­per­­bo­loid-Dach­scha­len) lie­fert dieses Ge­rät im Ver­gleich zu an­de­ren Ver­fah­ren gu­te Er­geb­nisse.

Ne­ben der her­köm­m­­li­chen Stahl­­be­ton­­be­weh­rung ist es mit die­sem Ge­rät auch mög­lich, Kunst­­stoff­rohre, Holz­bal­ken und spannungs­­­füh­ren­de Lei­tung­en zer­stö­rungs­frei zu or­ten.

Ultraschallgerät “Pundit PL-200PE”

 Ultraschallgerät “Pundit PL-200PE” der Firma PROCEQ
Ultraschall-Echo-Verfahren Pundit - Radargerät für Hohlstellen

Ultraschallgerät “Pundit PL-200PE” der Firma Proceq

Für die Durchführung von Ul­tra­­schall­­mes­­sung­en kommt das Ul­tra­­schall­­ge­rät „PUNDIT PL-200PE“ der Fir­ma Proceq zum Ein­satz. Mit­hil­fe ver­schie­­de­ner Ul­tra­­schall­­mess­köpfe können so­wohl Durch­­schal­­lungs­­prü­­fung­en (Zu­gang von ge­gen­­über­­­lie­­gen­den Bau­teil­­sei­ten) als auch Mes­sung­en mit dem Ul­tra­­schall­echo-Ver­fah­ren (Zu­gang von einer Bau­teil­seite) durch­­ge­führt wer­den. Die An­wen­­dungs­­­ge­­bie­te rei­chen hier­bei von der Be­stim­mung der Ul­tra­­schall-Im­puls­­ge­schwin­­dig­keit, der Be­ur­tei­lung der Ho­mo­­ge­­ni­tät der Be­ton­­bau­tei­le, Be­stim­mung der Riss­tie­fe, Be­stim­mung der Bau­teil­dicke bis hin zur Or­tung von Hohl­stellen, Kies­nes­ter und Ein­bau­tei­len (z.B. Hüll­rohre), je nach Wahl der Prüf­köpfe.

Bei der zerstö­rungs­freien Untersuchung mit Ul­tra­­schall wer­den mit­hilfe eines Schall­­sen­ders elas­ti­sche Wel­len in einem Bau­teil an­ge­regt, die nach dem Durch­lau­fen des Bau­teils von einem Emp­fän­ger auf­ge­nom­men und hin­sicht­lich Ver­än­­de­rungen ana­ly­siert wer­den. Sind bei­de Bau­teil­­sei­ten zu­gäng­lich, d.h. der Sen­der und der Emp­fän­ger be­fin­den sich auf ge­gen­­über­­­lie­­gen­den Sei­ten, so han­delt es sich um das Durch­­schal­­lungs­­­ver­­fah­ren.

Vom Ultraschallecho-Verfahren wird ge­spro­chen, wenn sich der Sen­der und der Emp­fän­ger auf der­sel­ben Sei­te des Bau­teils be­fin­den. Diese An­ord­nung ist im Bau­we­sen der Re­gel­fall.

Die Ultraschall­prüfung nutzt den phy­si­­ka­­lisch­en Effekt, dass elas­tische Wel­len an Schicht­­gren­zen re­flek­tiert wer­den. Die Re­fle­xi­on ist um­so stär­ker, je größer der Im­pe­danz­un­ter­­schied zwi­schen zwei Ma­te­ri­ali­en ist (Pro­dukt zwi­schen Roh­dich­te und Aus­brei­tungs­­­ge­schwin­­dig­keit). Aus die­sem Grund fin­det an Grenz­flä­chen zu Luft (Hohl­la­gen, Über­gang Bau­teil zur Außenseite) nahe­zu eine To­tal­re­fle­xi­on statt, selbst an Luft­schich­ten mit einer Dicke im Sub­mil­li­­me­ter­­be­reich.

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