Concrete Damage Assessment by Coda Waves

Bearbeiter: Fabian Diewald, M.Sc.
Förderer: DFG
https://www.bgu.tum.de/coda/

Die Coda-Wellen-Interferometrie (CWI) bietet besonders für die Langzeitüberwachung von Stahlbetonbauteilen großes Potential. Ziel des Projektes ist es, die Coda-Technik als Werkzeug für die Beurteilung der Sicherheit und Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken zu entwickeln und zu verstehen. Dieses Teilprojekt soll mit einfachen eindimensionalen Experimenten, die eine reproduzierbare Messung der Gefügeveränderung von Betonen auf Mikro- und Mesoebene ermöglichen, den Einfluss von mechanischer Belastung und Umweltfaktoren auf die CWI ermitteln. Darüber hinaus werden die Auswirkungen der Betoninhomogenität (z. B. Sieblinie, Größtkorn, Kornform), Elastizitätsmodul und Festigkeit unter Verwendung gezielt variierter Betonzusammensetzungen untersucht. Veränderungen der Betonmikrostruktur werden mit konventionellen und innovativen Techniken charakterisiert, die zusammen mit der entsprechenden Analyse und Interpretation der Codasignale wichtige Eingangsparameter für die Modellierung von Wellenausbreitung, Materialeigenschaften und Strukturveränderungen liefern (vgl. Projekte von RUB1, BU und TUM2 ).

In der ersten Phase dieses Projekts werden Beziehungen zwischen den Ergebnissen konventioneller Dauerhaftigkeitsuntersuchungen (Längen-, Massenänderung, Ultraschallgeschwindigkeit, Mikroskopie, 3D-CT) und entsprechenden Veränderungen der Codasignale hergestellt. In fünf Arbeitspaketen werden die Auswirkungen der Druck-, Biegezug- und Zugbelastung auf das Codasignal sowie die Hintergrundparameter Temperatur und Feuchte quantifiziert. Besonderes Augenmerk wird auf die Auswirkung der Probengeometrie (Abmessungen) auf das Codasignal sowie auf Einflüsse aus dem Material selbst, wie z. B. unterschiedliche wird kombinierten Wirkung verschiedener Lastfälle, z. mechanische Beanspruchung und Temperatur untersucht. Es ist notwendig zu bestimmen, wie das Codasignal von reversiblen und irreversiblen Strukturänderungen beeinflusst wird und ob die einzelnen Beiträge getrennt identifiziert werden können. Zusätzlich sind Versuche mit Proben geplant, die einen starken Gradienten in den Materialeigenschaften aufweisen, die durch eine geeignete Vorlagerung erzeugt werden. Mit diesem Teilprojekt wird die Grundlage für viele Anwendungen der CWI-Methode in der modernen Bautechnik geschaffen.

Das Teilprojekt des Lehrstuhls für Werkstoffe und Werkstoffprüfung im Bauwesen ist eingegliedert in ein DFG-Koordinationsprojekt, in dem Teilprojekte der TU München (Centrum Baustoffe und Materialprüfung sowie Lehrstuhl für Statik), der Ruhruniversität Bochum (Lehrstuhl Statik und Dynamik sowie Lehrstuhl für Massivbau), des Geothermiezentrums Bochum, der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin (FACHBEREICH 8.2, Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen) sowie des Institut des Sciences de la Terre in Grenoble beteiligt sind. Prof. Gehlen ist Sprecher der Forschungsgruppe CoDA.