DE2917796A1

DE2917796A1 - Verfahren zur ermittlung von bewehrungseisen in einer stahlbetonkonstruktion

Info

Publication number: DE2917796A1
Application number: DE19792917796
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Ing Hillemeier
Original assignee: Hochtief AG
Current assignee: Hochtief AG
Priority date: 1979-05-03
Filing date: 1979-05-03
Publication date: 1980-11-13
Also published as: DE2917796C2; JPS634159B2; FR2455750A1; SE8003229L; GB2048486A; US4309610A; SE446415B; SU936831A3; FR2455750B1; JPS5616882A; DD151228A5; GB2048486B; BE883902A

Description

2917796 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte

^) Diplom-Physiker

Dr. Walter Andre|ewski

Diplom-Ingenieur

Dr.-Ing. Manfred Honke

Diplom-Ingenieur

Hans Dieter Gesfhuysen

Diplom-Physiker

Dr. Karl Gerhard Masch

Anwalteakte: 43 Essen 1 ,Tfoeoferpiatz 3, Pontf. 789

53 776/Ja- 2„Mai 1979

Patentanmeldung
Hochtief Aktiengesellschaft
vorm. Gebr., HeIfmann
Rellinghauser Straße 53-57
4300 Essen 1

Verfahren zur Ermittlung von Bewehrungseisen in

einer Stahlbetonkonstruktion

Die Erfindung besieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Ermittlung der Projektion von Bewehrungseisen in einem Oberflächenbereich einer Stahlbetonkonstruktion, wobei auf den Oberflächenbereich ein elektromagnetisches Wechselfeld gerichtet wird» Die Erfindung besieht sich fernerhin auf eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens» =

ÄndVejewski, Honke, Gesthuysen & Mosch, Patentanwälte in Essen

Bewehrungseisen meint im Rahmen der Erfindung alle im Stahlbetonbau üblichen Bewehrungseinlagen, mögen diese in Form von geraden oder gebogenen Stäben, in Form von Bewehrungskörben, vorgespannt oder nicht vorgespannt eingebracht sein. Die Ermittlung oder Feststellung von Bewehrungseisen in einem Oberflächenbereich einer Stahlbetonkonstruktion ist erforderlich, wenn in der fertigen Stahlbetonkonstruktion die Orientierung der Bewehrungseisen ermittelt werden soll und/oder wenn Bohrungen durchzuführen sind, durch diese Bohrungen aber Bewehrungseisen weder angeschnitten noch durchgetrennt werden dürfen.

Das (aus der Praxis) bekannte gattungsgemäße Verfahren arbeitet mit einem sogenannten Eisensucher. Ein Eisensucher besteht aus einem Elektromagneten,von dem das elektromagnetische Feld ausgeht, welches durch Bewehrungseinlagen gestört wird. Aus den Feldstörungen kann auf Richtung, Tiefe oder Durchmesser der Bewehrungseisen geschlossen werden. Diese bekannten Maßnahmen versagen jedoch, wenn die Bewehrungseisen in der Stahlbetonkonstruktion von einer Betonschicht von 10 cm oder mehr abgedeckt sind. Sehr dicht angeordnete Bewehrungen stören darüber hinaus das Feld des Elektromagneten derart diffus, daß dann auch bei Einbettungstiefen von weniger als 10 cm die Lage der Bewehrung nicht mehr hinreichend genau bestimmbar ist.

Bei Betondicken von bis zu etwa 60 cm kann die Bewehrung auch auf andere Weise, nämlich mit harten Gamma-Strahlen

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ermittelt werden. Versuche mit Ultraschall haben sich als nicht geeignet erwiesen, um in einer Stahlbetonkonstruktion Verlauf und Lage der Bewehrung festzustellen: Es ist bei Betonkonstruktionen nicht möglich, das Eintreffen des reflektierten Schalls wie bei praktisch homogenen Körpern (Stahl) zu messen, da jede Kornoberfläche der Zuschlagstoffe eine Reflektion und Brechung der Ultraschallwellen bewirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß unabhängig von der Dicke des Stahlbetonbauteils und unabhängig von der Konzentration der Bewehrung die Projektion von Bewehrungseisen in einem Oberflächenbereich der Stahlbetonkonstruktion sicher erfaßt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Bewehrungseisen durch das elektromagnetische Wechselfeld induktiv erwärmt werden, wozu das elektromagnetische Wechselfeld bezüglich Frequenz und Leistung entsprechend eingerichtet wird, und daß danach die Wärmeabstrahlung der Bewehrungseisen in dem Oberflächenbereich gemessen wird, der untersucht werden soll. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung werden die Bewehrungseisen durch das elektromagnetische Wechselfeld einer als ebene Spirale (Archimedische Spirale) gewickelten Induktionsspule erwärmt, die mit ihrer Induktionsspulenebene im wesentlichen parallel zu dem

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Oberflächenbereich z.B. auf dies^ -- angeordnet wird. Sie bestimmt mit ihrer Fläche den Oberflä^^nbereic in dem danach die Projektion der Bewehrungseisen „styes^eIIt oder ermittelt werden kann. Die Wärmeabstrahlung der Bewehrungseisen in dem betreffenden Oberflächenbereich kann auf verschiedene Weise, z.B. auch durch Abtasten des Oberflächenbereiches mit einem geeigneten Temperaturfühler ermittelt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabstrahlung der Bewehrungseisen mit Hilfe der Thermovision, einer für Wärmestrahlung empfindlichen Optik und Darstellung des in Bildpunkte aufgelösten Wärmebildes auf einem Fernsehschirm, ermittelt wird. Gegebenenfalls kann die Wärmeabstrahlung mit Hilfe eines infrarotempfindlichen photographischen Filmes oder Papieres - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einer photographischen Kamera und/oder Fernsehkamera - gemessen werden. Insoweit wird vorzugsweise mit den bekannten Hilfsmitteln der Thermographie gearbeitet.

Die induktive Erwärmung von metallischen Gegenständen und insbesondere auch von Rohren und Stäben aus Stahl ist lange bekannt. Sie geschieht hauptsächlich zum Zwecke der Wärmebehandlung, im Zusammenhang mit Verfοrmungsarbeiten und im Zusammenhang mit Schweißarbeiten. Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß elektromagnetische Wellen der Frequenzen, die auch bei der induktiven Erwärmung metallischer Gegenstände üblich sind, ohne weiteres in Beton so weit eindringen, daß eine induktive Erwärmung der im Beton

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liegenden Bewehrungseisen möglich ist, und zwar auch dann, wenn diese tiefer als 10 cm im Beton eingebettet sind. Die Gesamtdicke der zu untersuchenden Stahlbetonkonstruktion ist für die Ermittlung der Bewehrungseisen von untergeordneter Bedeutung. Dabei lassen sich Frequenz und Leistung des elektromagnetischen Feldes ohne weiteres so einstellen, daß eine ausreichende induktive Erwärmung der Bewehrungseisen in sehr kurzen Zeitspannen erreicht wird. Im allgemeinen wird man in einem Frequenzbereich von etwa 5000 bis 10 000 Herz arbeiten. Der Stahlbeton selbst erfährt durch das elektromagnetische Feld praktisch keine Erwärmung, so daß die Wärmeabstrahlung der Bewehrungseisen ohne Schwierigkeiten ermittelt werden kann. Sie liegt im Infrarotgebiet. Dabei kann dahingestellt bleiben, ob die Wärmeabstrahlung der Bewehrungseisen in den Oberflächenbereich unmittelbar meßbar ist oder ob zunächst per Wärmeleitung gleichsam ein Wärmefluß, ausgehend von den Bewehrungseisen, zur Oberfläche der Stahlbetonkonstruktion in den zu untersuchenden Oberflächenbereich gelangt und dort erfaßt wird. Man kann annehmen, daß von den erwärmten Bewehrungseisen Wärme in den Beton abfließt. Die Wärmefront und Fronten nachfolgender gleicher Temperatur stellt man sich bei einem zylindrischen Bewehrungseisen zweckmäßigerweise als Zylindermäntel vor, die konzentrisch um das erwärmte Bewehrungseisen angeordnet sind. Die Zonen gleicher Temperatur wandern in radialer Richtung mit einer von den thermischen Stoffwerten des Betons abhängigen Geschwindigkeit gleichförmig vom Bewehrungseisen fort. Sobald die Wärmefront entlang einer Erzeugenden des

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isothermen Zylindermantels die Betonoberfläche erreicht, ist dort die Äbstrahlung meßbar. Ein zunächst als Linie ausgeprägter Temperaturanstieg auf der Oberfläche verbreitert sich mit der Seit zu einem Wärmeband. Darin fällt von der Symmetrielinie aus die Temperatur zu den Seiten hin ab« Um zu eindeutigen Meßergebnissen zu kommen? genügt es, daß die Bewehrungseisen auf etwa 20 C höher als ihre Umgebungstemperatur im Beton, jedoch nicht höher als SO C, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 50 bis 60~*C erwärmt werden. Das bedeutet, dais die induktive Erwärmung der Bewehrungseisen^ die im Rahmen des erfiaäungscjeraäßen Verfahrens durchgeführt wird, die Eigenschaften des Stahls nicht veränderty aus dem die Bewehrungsseisen aufgebaut sind= Das gilt selbst dann,wenn es sich um fcaltverfestigte Bewehrungseisen handelt. Sweckmäßigerweise wird man mit einer Temperatur unter IGO⁰C arbeiten, tan den Beton selbst zu schonen» Arbeitst man in der beschriebenen Weise mit den Hilfsmitteln der Thermograph!©, so liegt unter den Linien mit der stärksten .Intensität jeweils mindestens ein Bewehrungseisen der Sfcahlbe-conkonstruk-cion, in d-assen Schatten können weitere liegen» Bach Ermittlung dieser Linien braucht man nur noch das thermographische Sastsr auf den untersuchten Oberflächenbereich der -Stahlbetonkcnstrukfcion zu übertragen uad der Bewshrtmg kasn bei örtlich zerstörenden Arbeiten gesielt aus dam Wege gegangen wer-den.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine elektrische Anlage zur Durchführung efes beschriebenem Verfahrens. Sie ist ge-

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kennzeichnet durch eine Induktionsglüheinrichtung üblichen Aufbaues, deren Leistung und/oder Frequenz einstellbar ist, und durch eine Indutkionsspule mit Manipulator sowie durch eine Meßvorrichtung für die Wärmeabstrahlung im zu untersuchenden Oberflächenbereich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert * Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine als Wand ausgeführte Stahlbetonkonstruktion mit Bewehrung,

Fig. 2 in einer Ansicht des Gegenstandes der Fig. 1 den Bewehrungsplan der Stahlbetonkonstruktion mit zugeordneter Indulctions spule,

Fig. 3 das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Meßergebnis und

Fig. 4 eine Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In der Figur 1 ist ein Querschnitt durch eine wandförmige Stahlbetonkonstruktion 1 dargestellt worden, die in ihrer Mitte eingebettete Bewehrungseisen 2 in Form einer Baustahlmatte aus längslaufenden und querlaufenden Bewehrungseisen aufweist. Es gilt die Projektion solcher Bewehrungseisen

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in einem Oberflächenbereich 3 dieser Stahlbetonkonstruktion festzustellen. In Figur 2 ist zunächst der Bewehrungsplan gezeichnet worden. Angedeutet wurde in Figur 2 außerdem eine für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens einzusetzende Induktionsspule 5 in Form einer ebenen, gleichsam archimedischen Spirale. Sie wurde in vergleichsweise dicker Strichführung strichpunktiert gezeichnet. Mit Hilfe dieser Induktionsspule 5 und mit Hilfe der in Figur beschriebenen Anlage wurden die Bewehrungseisen 2 in dem durch die Induktionsspule 5 definierten Oberflächenbereich durch das elektromagnetische Wechselfeld dieser Induktionsspule 5 induktiv erwärmt. Das elektromagnetische Feld wurde bezüglich Frequenz und Leistung so eingestellt, daß man sehr kurzfristig, d.h. in wenigen Minuten, zu einer ausreichenden Erwärmung kam. Danach wurde die Wärmeabstrahlung der Bewehrungseisen 2 in diesem Oberflächenbereich 3 gemessen. Das geschah letztenendes mit Hilfe der Thermovision. Fig. 3 zeigt das so ermittelte thermographische Raster 6, in dem die Projektion der Bewehrungseisen 2 in diesem Oberflächenbereich 3 gleichsam als weiße Linien 7 zwischen schwarzen Feldern 8 erscheint. Diese Felder wurden aus Darstellungsgründen in der Fig. 3 schraffiert. Man erkennt unmittelbar, daß der Bewehrungsplan 4 der Fig. 2 sehr genau wiedergegeben ist. Da sich im allgemeinen die eingangs erläuterten Symmetrieverhältnisse bezüglich der Wärmestreifen einstellen, kann

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die Lage der Bewehrungseisen 2 im thermographischen Raster praktisch auf den Millimeter genau ermittelt werden»

Die Anlage zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens (Fig. 4) besteht zunächst aus üblichen Bauteilen, nämlich aus einer Induktionsglühanlage,, wie sie auch in anderen Bereichen der Technik üblich ist= Leistung und/oder Frequenz sind einstellbar, im allgemeinen arbeitet man jedoch im Bereich von 5000 - 10 000 Hers„ Zur Anlage gehört fernerhin eine Induktionsspule 5,, die nach Art einer archimedischen Spirale gewickelt sein kann und mit einem Manipulator 9 versehen ist„ so daß sie vor jedem su untersuchenden Oberbereich einer Stahlbetonkonstruktion manipuliert werden kannο Eine Meßvorrichtung 10 für die Wärmeabstrahlung in dem zu untersuchenden Oberflächenbereich ergänzt die Anlage.

L e e r s e ί t e

Claims

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Patentansprüche %

1„ Verfahren zur Ermittlung der Projektion von Bewehrungseisen in einem Oberflächenbereich einer Stahlbetonkonstruktion,, wobei auf den Oberflächenbereich ein elektromagnetisches Wechselfeld gerichtet wird, dadurch gekenn zeichne t/daß die Bewehrungseisen durch das elektromagnetische Wechselfeld induktiv erwärmt werden, wobei das elektromagnetische Wechselfeld bezüglich Frequenz, und Leistung entsprechend eingerichtet wird, und daß danach die Wärmeabstrahlung der Bewehrungseisen in dem Oberflächenbereich gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungseisen durch das elektromagnetische Wechselfeld einer als ebene Spirale gewickelten Induktionsspule erwärmt werden, die mit ihrer Induktionsspulenebene im wesentlichen parallel zu dem Oberflächenbereich angeordnet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeabstrahlung der Bewehrungseisen mit Hilfe der Thermovision, einer für Wärmestrahlung empfindlichen Optik und Darstellung des in Bildpunkte aufgelösten Wärmebildes auf einem Fernsehschirm, ermittelt wird ο

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4ο Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewehrungseisen höher als ihre Umgebungstemperatur im Beton, jedoch nicht höher als 80 C, vorzugsweise auf eine Temperatur von etwa 50 bis 60 C erwärmt werden.

5« Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Induktionsglühanlage, deren Leistung und/oder Frequenz einstellbar ist, durch eine Induktionsspule (5), die mit einem Manipulator (9) versehen ist, und durch eine Meßvorrichtung (10) für die Wärmeabstrahlung im zu untersuchenden Oberflächenbereich (3) .

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