Vergleich von Radarmessungen in Reflexion und Transmission zur Detektierbarkeit von Lufteinschlussen in Betonbauteilen

摘要

Die meisten Infrastrukturbauwerke in Deutschland sind aus Stahlbeton. Bei der Fertigung solcher Stahlbetonteile konnen beim Betonieren Verdichtungsmangel auftreten. Vor allem bei sehr dicht bewehrten Bauteilen, wo nur erschwert Beton eingefullt und verdichtet werden kann, konnen dabei Lufteinschlusse entstehen. Um solche Bereiche verminderter Betonqualitat zerstorungsfrei aufzufinden, wurde in der Vergangenheit die Ultraschallprufung vorrangig angewendet. Das Impulsradarverfahren mit hochfrequenten Antennen in Reflexion ist hingegen als Nachweisverfahren besonders dann geeignet, wenn metallische Einbauteile, wie Bewehrungsstabe und Spannkanale geortet werden mussen. Dies ist begrundet in deren hoher Reflektivitat. Lufteinschlusse dagegen sind nur schwache Reflektoren bzw. Streuer und somit besonders schwer hinter Bewehrung detektierbar. Wird das Impulsradarverfahren jedoch in Transmission angewendet, verandert sich die Situation. Die metallischen Einbauteile fuhren im Wesentlichen zu einer Dampfung wahrend der Wellenausbreitung durch das Bauteil. Die Lufteinschlusse bewirken eine signifikante Amplitudenverringerung des Ersteinsatzes, die messbar ist. Der gleichzeitige Laufzeitvorsprung verstarkt diesen Effekt und versagt bei sehr kleinen Lufteinschlussen. Die unterschiedliche Sensitivitat dieser beiden Messmethoden, Reflexion und Transmission, auf die Detektion von Lufteinschlussen wird an einem Betontestkorper demonstriert. Dieser enthalt definierte Lufteinschlusse in Form von unterschiedlich grossen Styroporkugeln, die direkt hinter und versetzt zu Bewehrungsstaben, in unterschiedlicher Tiefe eingebaut sind. Automatisiert wurde dieser Testkorper entlang von parallelen Messlinien, in einem sehr feinen Raster, mit verschiedenen Messkonfigurationen, wie Antennenfrequenz und -polarisation abgefahren. Durch den abschattenden Einfluss der oberflachennahen Bewehrung lassen sich die Styroporkugeln in den Reflexionsmessungen nur bis zu einer bestimmten Tiefe nachweisen. Bei den Transmissionsmessungen wurden alle Styroporkugeln unabhangig von der Tiefe, der Grosse und der Lage zu den Bewehrungsstaben detektiert. Mit der Transmissionsmessung ergibt sich somit eine neue, erfolgsversprechende Moglichkeit der Detektion von Lufteinschlussen in Betonbauteilen mit Radar.