DE2755644A1

DE2755644A1 - Maueruntersuchung

Info

Publication number: DE2755644A1
Application number: DE19772755644
Authority: DE
Inventors: Heinz Herbert Otto Jahn
Original assignee: Jahn H H O
Current assignee: Jahn H H O
Priority date: 1976-12-17
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1978-06-22
Also published as: NL175344C; NL7614029A; DE2755644B2; NL175344B; DE2755644C3; GB1591678A

Description

Heinz Herbert Otto Jahn BRIELIjE, Niederlande

Maueruntersuchung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Untersuchen eines Mediums, beispielsweise einer Mauerkonstruktion, auf Strukturabveichungen, vie innere Risse, mit Hilfe einer Strahlungsquelle, deren Strahlen auf die Mauerkonstruktion gerichtet werden, wobei S das Mass, in dem diese Signale von der Mauerkonstruktion gedämpft werden, ein Mass für die Beschaffenheit der Mauerkonstruktion ist.

Es ist bekannt, dass zumal bei Mauern historischer Gebäude die Steine und/oder der Mörtel derselben angegriffen sind oder dass innere Risse u.dgl. vorhanden sind, wodurch die StabilitSt der Mauern ernstlich gefährdet wird. Dadurch, dass man rechtzeitig geeignete Materialen in die Mauern einspritzt, kann ein solches historisches Gebäude gerettet werden.

Gerade weil es sich hier oft um historisch wertvolle Mauerkonstruktionen handelt, ist es erwünscht, diese Konstruktionen nicht-IS destruktiv auf eventuelle BeschSdigungen zu untersuchen.'

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Es wurden verschiedene Methoden zum Untersuchen von Mauerkonstruktionen in nicht-destruktiver Weise versucht. Eine bekannte Methode ist die, nach der die Mauer mittels Röntgenstrahlen untersucht wird. Diese Methode ist ziemlich teuer. Die betreffenden Messgeräte sind nich recht handlich und ausserdem gefährlich für das Bedienungspersonal, wenn nicht umfassende Schutzmassnahmen getroffen werden.

Zur Beseitigung des Nachteils der Rontgenuntersuchung wurden verschiedene Weisen der Schwingungsuntersuchung (z.B. sonor und ultrasonor) vorgeschlagen. Der betreffende Mauerteil wird dann einer be- stimmten Lautintensität ausgesetzt. Das Mass, in dem die Lautintensität von der Mauer gedämpft oder zurückgeworfen wird, wäre dann ein Mass für den Zustand der Mauer. In der Praxis has es sich gezeigt* dass die Daten, die man auf Grund dieser Schwingungsuntersuchung erhält, nicht ausreichen. Diese Methode wurde daher als unbrauchbar abgelehnt.

Die Methode, die bisher die besten Resultate bei der Untersuchung des Zustandes einer Mauerkonsoiuktion ergibt, ist, abgesehen von der aufwendigen und gefährlichen Röntgentechnik, die destruktive Methode. Eine destruktive Methode ist jedoch sehr teuer, weil gemäss dieser Methode die Mauer an den zweifelhaften Stellen aufgehackt werden muss. Es hat sich nachher oft gezeigt, dass eine Anzahl dieser zweifelhaf ten Stellen doch gute Teilen waren, wodurch unnötig wertvolle Mauerteile verloren gegangen sind.

Der Zweck der Erfindung ist daher, ein Verfahren zu verschaffen, mit dem auf nicht-destruktiver Basis der Zustand der Mauerkonstruktion sehr genau bestimmt werden kann und sich die Messung zur Bestimmung des Zustandes der Mauer in äusserst einfacher Weise durchführen lasst.

Dieser Zweck wird dadurch erreicht, dass gemüse der Erfindung die Strahlungsquelle ein Sender ist, der über eine stabförmige Antenne ein gerichtetes Signal in einem engen gefilterten Frequenzband durch die Mauerkonstruktion aussendet, wozu die Spitze der Sendeantenne an

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der Mauerkonstruktion ruht; dass auf der anderen Seite dieser Mauerkonstruktion ein mit einer Stabantenne versehener Feldstarkemesser angeordnet wird, wobei die Spitze dieser FeldstSrkemesserantenne gleichfalls an der Mauerkonstruktion ruht und vobei die Achse der FeldstSrkemesserantenne im wesentlichen in Flucht mit der Achse der Sendeantenne angeordnet wird und dass sodann die Differenz zwischen ausgesendeter und empfangener Energie bestimmt wird.

Es ist bekannt, dass, wenn eine Sende- und eine Empfangantenne direkt miteinander in Kontakt gebracht werden - d.h. ein Kurzschluss ent steht - eine maximale Energie-Übertragung stattfindet. Werden diese beiden Antennen über einen Widerstand miteinander verbunden, so wird die Energie-Übertragung von der Sendeantenne auf die Empfangantenne kleiner werden je nachdem der Widerstand zunimmt. Dadurch, dass die beiden Antennen, entweder direkt oder über einen Widerstand mitein ander verbunden sind, wird keine Energie auf den umgebenden Raum übertragen.

Diese Eigenschaft wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren benutzt. Dadurch, dass gemäss der Erfindung die beiden Antennen miteinander fluchten und auch ihre Spitzen an der. zu messenden Mauer anliegen, wird diese Mauer, wenn sie vollkommen massiv ist, unter normalen Bedingungen als Kurzschluss fungieren. Unter normalen Bedingungen wird verstanden, dass die Mauer z.B. trocken ist und dass keine Metallstrukturen oder andere reflektierende oder feldstorende Einflüsse vorhanden sind. Es ist klar, dass in einem solchen Fall der FeId stäxkemesser eine Signalstärke zeigt, die praktisch der Signalstärke des Senders entspricht, d.h. dass alle Sende-Energie über die Mauer auf den Feldstärkemesser übertragen wird, weil keine Energie in die Umgebung ausgestrahlt wird. Wenn sich in der Mauer in der Bahn zwischen der Sendeantenne und der Feldstärkemesserantenne ein Riss oder eine andere Unterbrechung befindet, wird ein Teil der Sende-Energie in den Riss ausgestrahlt, wodurch die Feldstärkemesserantenne eine geringere Menge Energie empfängt. Die Menge empfangener Energie ist daher ein Mass für die Grosse des Risses oder des Hohlraumes in der Mauer.

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Weil gemäss der Erfindung die Sende-Energie in einem engen, gefilterten Frequenzband liegt, wird die durch die Mauer gehende Energie praktisch in mit den beiden Antennen f luchtendeif Bahn liegen. In dieser Weise kann daher die Stelle eines Risses, einer Lufthöhlung, poröser Steine oder porösen Mörtels äusserst genau bestimmt werden. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass die Messung gemäss der Erfindung für Mauern historischer Gebäude besonders geeignet ist, weil solche Mauern im allgemeinen ohne Spalt und also massiv ausgebildet sind.

Weil es möglich ist, eine Störung sehr exakt zu bestimmen, kann man an Hand einer genugenden Anzahl dicht aneinander liegender Messpunkte den Zustand des gemessenen Mauerteils verhältnismässig genau bestimmen.

Damit man diese Messdaten leicht interpretieren und sie gegebenenfalls auf den gemessenen Mauerteil projizieren kann, ist es von Vorteil, das erfingdungsgemässe Verfahren derart auszuführen, dass auf dem zu untersuchenden Teil der Mauerkonstruktion sowohl auf dessen einer Seite wie auf dessen anderer Seite ein identisches Gitternetzwerk zweier Sätze paralleler Linien angeordnet wird, wobei der Abstand zwischen den Linien gleich gross ist und die beiden Sätze von Linien vorzugsweise senkrecht zueinander stehen, wobei die beiden Gitternetzwerke in bezug auf ihre Gitterpunkte aufeinander geleimt sind, und wobei jeweils zwischen zwei entsprechenden Gitterpunkten der beiden Gitternetzwerke die Dämpfung in der Mauerkonstruktion gemessen wird, um ein Bild des Zustandes des zu untersuchenden Teils zu erhalten.

Wie oben schon angegeben wurde, sind die Gitterpunkte beider Gitternetzwerke in bezug aufeinander aufgeleimt, wodurch die Achsen der Antennen senkrecht zu der Mauerkonstruktion zu stehen kommen. Die Messung wird dadurch sehr vereinfacht.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass ein idealer Mauerzustand,

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zumal bei Hauern historischer Gebäude, im allgemeinen nicht vorkommt. Meistens haben diese Mauern einen bestimmten Feuchtigkeitsgrad. Weiter ist die Art des Mauerwerks und die Art des verbindenden Mörtels nicht immer ideal. Auch spielt die Mauerdicke noch eine Rolle. Die gemessenen Werte haben daher keinen absoluten, sondern einen relativen Wert. Ein absoluter guter Referenzwert ist meistens nicht vorhanden. Durch gegenseitiges Vergleichen der gemessenen Werte einer bestimmten MauerflSche erhält man doch ein richtiges Bild der "Massivität" der Konstruktion*. Gegebenenfalls können die höchsten und niedrigsten Werte des gemessenen Mauerteils durch Kernbohrungen kontrolliert werden, um die gemessenen Werte mit der Situation des Mauerwerks in Zusammenhang zu bringen. Danach können die zwischenliegenden Werte linear interpretiert werden.

Die Erfindung wird im Nachstehenden an Hand eines Ausfühningsbeispiels und unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Mauer, wobei auf verschiedenen Seiten derselben ein Sender und ein Feldstärkemesser angeordnet sind; Fig. 2 eine Ansicht eines Teiles einer Mauer, wobei auf dem zu messenden Teil der Mauer ein Gitternetzwerk, angeordnet ist; Fig. 3 das Gitternetzwerk nach Fig. 2, wobei in dem Netzwerk Gruppen einer verschiedenen Anzahl Linien angebracht sind, wobei die Anzahl Linien eÖKMass für den gemessenen Wert ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich wird zum Durchmessen einer Mauer auf einer Seite der zu messenden Mauer 1 ein mit einer stabförmigen Antenne 3 versehener Sender 2 angeordnet. Die Sendeantenne 3 wird dabei derart angebracht, dass ihre Spitze k an der Mauerfläche 5 ruht. Damit das Messverfahren möglichst einfach durchgeführt werden kann, steht die Achse der Sendeantenne 3 im westenlichen senkrecht zu der Mauer. Auf der anderen Seite der zu messenden Mauer 1 wird ein mit einer stab- f8raigen Antenne 7 versehener Feldstärkemesser 6 derart aufgestellt, dass die Spitze 8 der Feldstärkemesserantenne an der Mauerfläche 5a ruht, und dass die Achse dieser Antenne senkrecht zu der Mauerfläche

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steht und gleichfalls mit der Achse der Sendeantenne 3 in Flucht liegt.

Weil die "beiden Antennen 3 und 7 mit ihren betreffenden Spitzen U und 8 an den Mauerflächen 5 und 3a ruhen, dient der zwischen den Spitzen 1» und 8 liegende Teil der Mauer als "Weiterverbindungsorgan" für die beiden Antennen. Durch dieses "Weiterverbindungsorgan" wird die Energie der Sendeantenne über ihre Spitze ganz von der Mauer aufgenommen und wird also keine Energie in die umgebende Luft ausgestrahlt. Die durch die Mauer gehende Sende-Energie wird zum Teil von der FeId-Starkemesserantenne 7 empfangen. Die Grosse des empfangenen Teiles ist von verschiedenen Faktoren abhängig. An erster Stelle ist die Mauerdicke wichtig. Je dicker die Mauer, um so grosser die Dämpfung der Sende-Energie. Weiter ist die Durchlässigkeit des Sendevermogens in der Mauer z.B. abhängig von dem Feuchtigkeitsgrad der Mauer, von der Art des Mauersteins, von der Art des verbindenden Mörtels, der Anwesenheit offener Räume in der Mauer, der Anwesenheit von Metallstrukturen und anderen reflektierenden oder feldstörenden Einflüssen, der Hohe des Messpunktes über der Erde, usw.

Zum Bewirken, dass die Sende-Energie in einem möglichst kleinen Gebiet durch die Mauer nach der Feldstärkemesserantenne 7 "durchgelassen" wird, liegt das Tragwellensignal des Senders, das im allgemeinen ein Niederfrequenz-Signal ist, in einem sehr engen, gefilterten Frequenzband.

Der Feldstärkemesser 6, der die "durchgelassene" Menge Sende-Energie messen soll, ist dabei sehr genau auf das Frequenzband des Senders abgestimmt.

Aus Fig. 1a geht hervor, dass die der Mauer abgegebene Sende-Energie, wenn die Mauer vollkommen massiv ist und weiter keine störenden Einflüsse vorhanden sind, in Richtung der Feldstärkemesserantenne 7 konstant abnimmt. Die dann gemessene Menge Energie ist also von der Dicke der Mauer abhängig. Damit ungeachtet der Dicke der Mauer eine

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genügende Menge Energie übrigbleibt, soll das Ausgangsvermögen des Senders derart regelbar sein, dass der Feldstärkemesser mindestens halb belastet werden kann. Durch die Anwendung einer ein- und ausschiebbaren Feldstärkemesserantenne hat man noch eine zusätzliche Möglichkeit erhalten, den Feldstärkemesser auf den mittleren Wert einzustellen, für den Fall, dass für eine bestimmte Mauerdicke das von dem Sender gelieferte Vermögen zu gross oder zu klein ist.

Aus Fig. 1 geht hervor, dass eine massive Mauer, in der keine Störung vorhanden ist, sich besonders dazu eignet, als Referenzwert für Messungen, die anderswo in der Mauer durchgeführt werden sollen, zu dienen, wobei dann wohl berücksichtigt werden soll, dass die Mauerdicke überall gleich sein soll.

Wenn in der Mauer, ein Riss vorhanden ist, wie z.B. der Riss 10 in Fig. 1b, wird ein Teil des Energiebündels 9, wenn dieses sich durch den Riss fortpflanzt, in den Riss ausgestrahlt werden. Es ist klar, dass das verbleibende Energiebündel 9a» abhängig von der Grosse des Rieses, kleiner geworden ist.

Um ein richtiges Bild zu erhalten über die Weise, wie die Störungen, z.B. Risse, sich in der Mauer erstrecken, wird sowohl auf der Innenseite wie auf der Aussenseite des zu messenden Mauerteils ein Gitter netzwerk ungeordnet. Beide Gitter sollen identisch und in bezug aufeinander aufgeleimt sein. In Fig. 2 wirdein Beispiel eines solchen Gitters wiedergegeben. Für Referenzzwecke wird das Gitter mit Markierungen versehen; in der Figur sind diese mit Ziffern und Zahlen wiedergegeben worden. Dabei ist es klar, dass zur Vermeidung eventueller Fehler beim Messen, die*Gitter derart markiert werden, dass diese

Markierungen in bezug auf den Längsschnitt der Mauer spiegelsymnetriech sind (d.h. es liegen gleiche Markierungen einander gegenüber). Mit dieser Gitter kann einer bestimmten Messpatrone gefolgt werden; z.B. einer Reihe nach der anderen, wobei die Spitzen U und 8 der Antennen 3 und 7 immer in der Mitte zweierei hander gegenüberliegender Flächen angeordnet werden. Wenn alle Flächen in dieser Weise gemessen worden sind, erhält man z.B. folgendes Resultat:

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1 2 3 U 5 6

UO	38	38	U	U
1»2	UO	3	1	2
29	20	25	U	3
27	23	U	3	3
	6	8	6	3
U	U	6	9	U

TABPTJiF I

Die in der Tabelle I eingetragenen Werte sind die Feldstärkewerte und haben nur eine relative Bedeutung. Die Werte hängen mit der Messkapazität des angewendeten Messers zusammen und weiter sind die von dem Zustand der Mauer abhängig. Diese Werte erhalten mehr Bedeutung, wenn in dem Fach mit dem höchsten und niedrigsten Wert eine Kernbohrung durchgeführt wird. Die zu dieser Kernbohrung gehörenden Mess werte werden dann mit der Situation des Mauerwerkes der Kernbohrung in Zusammenhang gebracht. Sodann können die zwischenliegenden Werte interpretiert werden.

Zum Erhalten einer visuellen Übersicht über den Zustand des gemessenen Mauerteils werden die Messwerte in z.B. fünf Gruppen eingeordnet:

Gruppe	1 :	0-5
Gruppe	2 :	5-10
Gruppe	3 :	10-20
Gruppe	U :	20 - 30

Gruppe 5 : >30

Die Gruppe 1 entspricht dem schlimmsten Zustand der Mauer während die Gruppe 5 den besten Zustand der Mauer wiedergibt.

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Un aus den so erhaltenen Gruppen von Messverten eine graphische Darstellung herzustellen, werden die Gruppen in eine Anzahl horizontaler Linien umgesetzt-

Gruppe 1 : keine Linien pro Messpunkt Gruppe 2 : zwei Linien pro Messpunkt

Gruppe 3 : vier Linien pro Messpunkt Gruppe U : sechs Linien pro Messpunkt Gruppe 5 : zehn Linien pro Messpunkt

In Fig. 3 ist ersichtlich wie die Messwerte der Tabelle I in Gruppen IQ von Linien umgesetzt worden sind.

Das in Fig. 3 erhaltene Messresultat kann mit einem dazu geeigneten Gerät auf das Gitternetzwerk nach Fig. 2 projiziert werden, um an Ort und Stelle die Situation des gemessenen Mauerteils zu übersehen.

Es ist klar, dass das ganze Messverfahren nicht nur von Hand sondern auch automatisiert durchgeführt werden kann. So können z.B. die gemessenen Feldstärkewerte einer graphischen Vorrichtung zugeführt werden, welche die Messwerte der Tabelle I in die erwünschte Linienkonfiguration nach Fig. 3 umsetzt. Veiter können der Sender und der Feldstärkemesser mit elektrisch gesteuerten Hebeorganen längs den Messpunkten verschoben werden.

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Leerse ite

Claims

27556U AHSPRUECHE

1. Verfahren zum Untersuchen eines Mediums, beispielsweise einer Mauerkonstruktion, auf Strukturabweichungen, wie innere Risse, mit Hilfe einer Strahlungsquelle, deren Strahlen auf die Mauerkonstruktion gerichtet werden, wobei das Mass, im den diese Signale von der Mauerkonstruktion gedämpft werden, ein Mass für die Beschaffenheit der Mauerkonstruktion ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsquelle ein Sender ist, der über eine stabförmige Antenne ein gerichtetes Signal in einem engen, gefilterten Frequenzband durch die Mauerkonstruktion aussendet, wozu die Spitze der Sendeantenne an der Mauerkonstruktion ruht; dass auf der anderen Seite dieser Mauerkonstruktion ein mit einer Stabantenne versehener Feldstärkemesser angeordnet wird, wobei die Spitze dieser Feldstärkemesserantenne gleichfalls an der Mauerkonstruktion ruht und wobei die Achse der Feldstärkemesserantenne im wesentlichen in Flucht mit der Achse der Sendeantenne angeordnet wird und dass sodann die Differenz zwischen ausgesendeter und empfangener Energie bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem zu untersuchenden Teil der Mauerkonstruktion sowohl auf dessen einer Seite wie auf dessen anderer Seite ein identisches Gitternetzwerk sweier Sätze paralleler Linien angeordnet wird, wobei der Abstand zwischen den Linien gleich gross ist und die beiden Sätze von Linien vorzugsweise senkrecht zueinander stehen, wobei die beiden Gitternet zwerke in bezug auf ihre Gitterpunkte aufeinander geleimt sind, und wobei jeweils zwischen zwei entsprechenden Gitterpunkten der beiden Gitternetzwerke die Dämpfung in der Mauerkonstruktion gemessen wird, üb ein Bild des Zustandes des zu untersuchenden Teils zu erhalten.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antennen derart an der Mauerkonstruktion angebracht werden, dass ihre Achsen im wesentlichen senkrecht zu der Mauer stehen.

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U. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis einschl. 3, dadurch gekennzeichnet ,. dass die Länge der Feldstärkemesserantenne einstellbar ist und derart eingestellt wird, dass der Feldstärkemesser in bezug auf einen gewählten Referenzpunkt bis auf etwa die Hälfte seines maximalen Wertes belastet wird.

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