Bewertung der Tiefe von senkrechten Rissen mit Restwandstärke in Beton mit Ultraschall-Tomografie

Risse in Stahlbeton können die Tragfähigkeit oder Dichtheit eines Bauwerks beeinträchtigen und die Korrosion der Bewehrung beschleunigen. In solchen Fällen ist der Nachweis und die Größenbestimmung von Rissen in Betonkonstruktionen eine wichtige Aufgabe. Eine Lösung hierfür ist die zerstörungsfreie Prüfung mittels niederfrequenter Ultraschallwellen. Stahlbeton zählt zu den akustisch schwer prüfbaren Materialien, denn die grobkörnige Struktur der Betonmatrix und die Bewehrungseisen bewirken eine hohe Schallschwächung und -streuung. Zusätzlich ist die Prüfbarkeit der zu untersuchenden Objekte oft durch einseitigen Zugang eingeschränkt. Die Aussagekraft der akustischen Prüfung kann durch Einsatz von Sensor-Arrays erhöht werden. Für Beton nutzt man Trockenpunktkontaktwandler (engl. DPC von Dry Point Contact), die horizontal polarisierte transversale Ultraschallwellen erzeugen. Nach dem Full Matrix Capture (FMC) Prinzip erzeugte und empfangene Ultraschallsignale werden für die tomografische Rekonstruktion des geprüften Volumens benutzt. Eine Rekonstruktion nach der Total Focusing Method (TFM) gewährleistet eine quantitative Auswertung der Ultraschallanzeigen im Objekt anhand von Projektionsbildern. In der vorliegenden Arbeit werden Beispiele tomografischer Prüfergebnisse von Probekörpern aus Beton mit natürlichen Rissen vorgestellt. Bei der Rekonstruktion der Ultraschalldaten wurden nicht nur direkt reflektierte Wellen analysiert (Standardvariante der TFM), sondern auch die Ultraschallwellen, die vor der Wechselwirkung mit der Fehlstelle die Rückwandfläche des Probekörpers treffen. Diese Variante der TFM mit halbem Sprung wird Englisch Half-Skip TFM, kurz HSTFM, genannt. Die Ergebnisse beider Auswertungen – TFM und HSTFM - werden verglichen, und die Besonderheiten, Vor- und Nachteile und Aussagekraft werden diskutiert.