DE3804968A1

DE3804968A1 - Method for the non-destructive testing of stone (brick) decay

Info

Publication number: DE3804968A1
Application number: DE19883804968
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Echterhoff
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1988-02-18
Filing date: 1988-02-18
Publication date: 1989-08-31

Abstract

In a method for the non-destructive testing of layer separations in stones (bricks) in stone decay as well as for measuring the bonding of coatings against stone decay, the thermal radiation reflected by a specimen is registered. In this case the specimen is first warmed by an external heat source, a temperature profile of the surface of the specimen is subsequently taken after a waiting time in the seconds range and this profile is tested with regard to the occurrence of local inhomogeneities in the form of temperature peaks suggesting the presence of layer separations.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum zerstörungs freien Prüfen von Schichtablösungen an Steinen sowie zur Messung der Haftung von Beschichtungen gegen Steinzerfall durch die Messung reflektierter Wärme strahlung.The invention relates to a method for destruction free inspection of layer detachments on stones as well to measure the adhesion of coatings against Stone decay by measuring reflected heat radiation.

Der Einsatz thermischer Prüfverfahren, insbesondere auch der Infrarotthermographie, zur zerstörungsfreien Untersuchung von Prüfkörpern aller Art im Hinblick auf etwaige Fehlstellen ist bereits bekannt.The use of thermal test methods, in particular also infrared thermography, for non-destructive Examination of test specimens of all kinds with regard to any defects are already known.

So wird die Infrarotthermographie, bei der die von einem Meßobjekt im infraroten Spektralbereich ausge sandte Strahlung erfaßt wird, unter anderem auch im Rahmen der Erhaltung kulturhistorisch wertvoller Gebäude und Baudenkmäler eingesetzt, um den Feuchtig keitsgehalt des Mauerwerks zu bestimmen, wie dies in der Zeitschrift "Materialprüfung", Band 24, Nr. 1 (1981), Seite 5 bis 9, beschrieben ist. In dieser Schrift ist unter anderem ein Infrarot-Reflexionsver fahren angegeben, bei dem die durch Reflexion der von einer externen Infrarotlichtquelle ausgesandten Wärme strahlung an einer Wandoberfläche erzeugte Strahlungs dichte mit Hilfe einer geeigneten Registriereinrichtung aufgenommen wird. Anhand des so ermittelten unter schiedlichen Reflexionsverhaltens einzelner Ober flächenbereiche des Mauerwerks kann eine Aussage über unterschiedliche Feuchtigkeitsgehalte dieser Oberfläche abgeleitet werden.This is how infrared thermography, in which the of a measurement object in the infrared spectral range transmitted radiation is recorded, including in Framework of preservation more valuable in terms of cultural history Buildings and monuments used to keep the damp of the masonry to determine how this in the magazine "Materialprüfung", Volume 24, No. 1 (1981), pages 5 to 9. In this Writing is, among other things, an infrared reflection ver drive indicated, in which the by reflection of the an external infrared light source radiation generated radiation on a wall surface density with the help of a suitable registration device is recorded. Based on the determined under different reflection behavior of individual waiters Areas of the masonry can make a statement about different moisture content of this surface be derived.

Neben der Feuchtigkeit stellen aber auch Schichtab lösungen an Steinen, der sogenannte Steinzerfall, eine zunehmende Bedrohung für Baudenkmäler sowohl aus Natur- als auch aus Kunststein dar, der in erster Linie durch atmosphärische Einflüsse hervorgerufen wird. Deshalb ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das ein frühzeitiges Erkennen derartiger Schäden ermöglicht, ohne die Stoffeigenschaften des untersuch ten Baukörpers zu beeinflussen.In addition to moisture, there are also layers Solutions on stones, the so-called stone decay, a increasing threat to architectural monuments from both natural as well as made of artificial stone, which is primarily through atmospheric influences. That's why it is an object of the invention to provide a method the early detection of such damage allows without the substance properties of the study to influence the structure.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angege benen Merkmale charakterisiert ist. Der Nachweis von Steinzerfall in Form von Schichtablösungen an Denk mälern aus Natur- oder Kunststein beruht auf einer Vermessung des Temperaturprofils einer angewärmten Oberfläche, das von zwei Einflußgrößen bestimmt wird: dem Wärmefluß bzw. der Wärmeableitung im Meßobjekt und der Wärmeabstrahlung, d.h. der Eigenstrahlung durch das Meßobjekt. Steinablösungen lokaler Art sind dabei kurzzeitig als Temperaturspitzen (Bereiche erhöhter Temperaturen) im Temperaturprofil detektierbar.This problem is solved by a method that by the specified in the characterizing part of claim 1 is characterized characteristics. Evidence of Stone decay in the form of layer detachments from Denk paintings made of natural or artificial stone are based on one Measurement of the temperature profile of a heated one Surface that is determined by two factors: the heat flow or heat dissipation in the test object and heat radiation, i.e. the natural radiation from the Target. Local stone detachments are included briefly as temperature peaks (areas higher Temperatures) can be detected in the temperature profile.

Die Aufnahme des Temperaturprofils kann in vorteilhaf ter Weise entweder durch eine Flüssigkristallfolie oder aber mit Hilfe einer Infrarotkamera erfolgen. Es ist aber auch möglich, zu diesem Zweck fotoelektrische Wandler oder Heißleiter einzusetzen, wobei sich derar tige Detektoren insbesondere für punktuelle Messungen bzw. für ein weitgehend automatisiertes Verfahren eignen, bei dem die Oberfläche des Prüfobjekts abge rastert wird. Für eine integrale Erfassung der Ober flächentemperatur sind neben den bereits genannten Meßeinrichtungen ferner auch fluoreszenzthermografische Nachweisverfahren geeignet.The recording of the temperature profile can be advantageous ter way either through a liquid crystal film or but with the help of an infrared camera. It is but also possible for this purpose photoelectric Use converter or thermistor, where derar term detectors especially for spot measurements or for a largely automated process are suitable in which the surface of the test object is is rasterized. For an integral recording of the upper surface temperatures are in addition to those already mentioned Measuring devices also fluorescence thermographic Detection method suitable.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt dabei in jedem Fall in der Möglichkeit eines schnellen, großflächigen und die Stoffeigenschaften nicht beein flussenden Nachweises der Hohlraumbildung bei Steinzer fall. Zugleich ermöglicht dieses Verfahren es auch, die Wirksamkeit von Beschichtungen gegen das Auftreten von Steinzerfall zu überprüfen, da mit seiner Hilfe die Haftung derartiger Beschichtungen auf dem Substrat gemessen werden kann.The advantage of the method according to the invention lies in any case in the possibility of a quick, large areas and does not affect the fabric properties flowing evidence of cavitation at Steinzer case. At the same time, this method also enables the Effectiveness of coatings against the occurrence of Check stone disintegration, because with its help the Adhesion of such coatings to the substrate can be measured.

Ein Untersuchungsablauf zum Nachweis von Steinablösun gen, d.h. von Steinzerfall, mit Hilfe des Verfahrens gemäß der Erfindung kann dabei wie folgt ablaufen:An examination procedure for the detection of stone detachment gene, i.e. von Steininzerfall, with the help of the procedure According to the invention, it can proceed as follows:

Zunächst wird ein ausgewählter Sektor des Prüfobjekts durch Wärmestrahlung, die in diesem Fall von einer Infrarotlampe erzeugt wird, kurzzeitig auf eine Ober flächentemperatur erwärmt, die deutlich über der Umgebungstemperatur und der Eigentemperatur des Prüfob jekts liegt. First, a selected sector of the test object by heat radiation, which in this case is from a Infrared lamp is generated, briefly on an upper surface temperature warmed significantly above the Ambient temperature and the temperature of the test object project.

Anschließend wird eine kurze Wartezeit im Sekundenbe reich eingehalten, während der die eingeleitete Wärme energie im Prüfobjekt abfließen und in die Umgebung austreten kann.Then there is a short wait in seconds abided during the heat introduced energy flows into the test object and into the environment can leak.

Die Durchführung der Oberflächentemperaturmessung erfolgt in diesem Fall durch das Auflegen einer Flüs sigkristallfolie, die auf einen Temperaturbereich wenig oberhalb der Objekt- und Umgebungstemperatur abgestimmt ist.Carrying out the surface temperature measurement in this case is done by placing a river sigrystal film, on a temperature range little matched above the object and ambient temperature is.

Schließlich werden durch Erkennen und Aufnehmen der Temperaturspitzen an der Oberfläche etwaige Fehlstel len, die sich durch deutliche Farbumschläge auf der Folie darstellen, registriert. Sie kennzeichnen auf die Oberfläche projizierte Bereiche des Prüfkörpers, in denen Schichtablösungen erfolgt sind, so daß sich die Anzahl und die Ausdehnung derartiger Bereiche unmittel bar angeben läßt.Finally, by recognizing and absorbing the Temperature peaks on the surface of any defects len, which are characterized by clear color changes on the Display slide, registered. They mark on the Projected surface area of the test specimen, in which layer detachments have occurred so that the Number and extent of such areas immediately can be specified in bar.

Jede Schichtablösung beim Steinzerfall von Denkmälern ist dabei durch ein sich vorwiegend zweidimensional erstreckendes Volumen festen Materials gekennzeichnet, das von zwei Grenzflächen zwischen der gasförmigen Umgebung und der Schicht bzw. zwischen der Schicht und dem Substrat eingeschlossen wird. Die Grenzfläche zwischen der Schicht und dem Substrat trennt bei erfolgter Steinablösung zwei Materialgebiete mit unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften.Every layer detachment in the case of stone decay from monuments is mainly two-dimensional extending volume of solid material marked, that of two interfaces between the gaseous Environment and the layer or between the layer and the substrate is enclosed. The interface separates between the layer and the substrate stone detachment with two material areas different physical properties.

Die makroskopische Beobachtung dieser Grenzflächen der Substanz wird durch Wärmeleitungsvorgänge ermöglicht. Macroscopic observation of these interfaces Substance is made possible by heat conduction processes.

Neben den Wärmeleitfähigkeiten des Schicht- und des Substratmaterials beeinflußt die Dicke der Schicht die Intensität der auftretenden Temperaturspitzen. Somit kann durch Messung der Umgebungstemperatur im Prüfobjekt als Referenzgröße eine Aussage über diese Schichtdicke getroffen werden.In addition to the thermal conductivity of the layer and Substrate material affects the thickness of the layer Intensity of the temperature peaks that occur. Consequently can be measured by measuring the ambient temperature in the Test object as a reference quantity, a statement about this Layer thickness are taken.

Claims

1. Method for the non-destructive testing of layer detachments on stones and for measuring the adhesion of coatings against stone decay by measuring reflected heat radiation, characterized by the following process steps:

a) heating the test object by means of an external heat source,
b) after a waiting time in the range of seconds, recording the temperature profile of the surface of the test specimen,
c) Detecting local inhomogeneities in the temperature profile thus obtained.

2. The method according to claim 1, characterized in that that heating by means of an infrared outgoing heat radiation occurs.

3. The method according to claim 1, characterized in that the heating by conduction by Auf place a heat source.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the temperature profile with a Liquid crystal film is added.

5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the temperature profile with a Infrared camera is recorded.