DE4037993A1 - Verfahren zur ermittlung der lage einer bruchstelle eines spannstahls in einem spannbetonbauteil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Lage einer Bruchstelle eines Spannstahls in einem Spannbetonbauteil, in dem der Spannstahl, in dessen Umgebung andere Spannstähle und/oder Stahl­ bündel angeordnet sind bzw. angeordnet sein können, bei bekannter Orientierung eingebettet ist, wobei der zu untersuchende Spannstahl mit Hilfe einer Magnetisierungseinrichtung magnetisiert und das den Spannstahl umgebende Magnetfeld untersucht wird. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt der Spannstahl lediglich magnetisiert. Danach wird die Magnetisierungseinrichtung entfernt. Dabei wird in einem zweiten Verfahrensschritt das Magnetfeld des im Spannstahl nach der Entfernung der Magnetisierungseinrichtung verbleibenden remanenten Magnetismus abgefragt und eine Dipolbildung, aus der gleichsam eine Magnetfeldspitze resultiert, wird als Kriterium für die Bruchstelle er­ mittelt. - Es versteht sich, daß bei einem solchenVerfahren die Über­ deckung des Spannstahls mit Beton nicht zu dick sein darf. Sie liegt regelmäßig im Bereich von 10 cm oder darunter, sie kann aber auch 20 cm und mehr betragen. Die Ermittlung der Orientierung des zu un­ tersuchenden Spannstahls bereitet keine Probleme, weil aus der Geome­ trie des Spannbetonbauteils auf deren Anordnung geschlossen werden kann und/oder häufig entsprechende Konstruktions- und Bewehrungs­ pläne zur Verfügung stehen.

Das bekannte Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht (DE 38 23 377) ist einerseits darauf ausgerichtet, daß der Spannstahl in das Spann­ betonbauteil unmittelbar eingebettet ist. Wo das Spannbetonbauteil an­ ders eingerichtet ist, z. B. eine sogenannte nachträgliche Vorspan­ nung erfährt und der Spannstahl folglich in einem Hüllrohr angeord­ net ist, ist das bekannte Verfahren darauf gerichtet, daß das Hüll­ rohr aus einem dielektrischen Werkstoff besteht, so daß es den Spann­ stahl nicht ferromagnetisch abschirmt. Es wurde befürchtet, daß von dem Hüllrohr Störungen ausgehen können, die das Auflösungsvermögen des bekannten Untersuchungsverfahrens, die Untersuchungsgenauigkeit und die Untersuchungssicherheit beeinträchtigen. Auch entstehen Stö­ rungen, wenn zwischen dem zu untersuchenden Spannstahl und der Oberfläche des Spannbetonbauteils, von der aus die Untersuchung durchgeführt werden soll, eine schlaffe Bewehrung angeordnet ist, die z. B. aus Betonstanlmatten besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Untersuchungsverfahren anzugeben, mit dem die Ermittlung der Lage einer Bruchstelle eines Spannstahls auch dann möglich ist, wenn der Spannstahl in einem ferromagnetischen Hüllrohr angeordnet ist und wenn gegebenenfalls zu­ sätzlich zwischen dem zu untersuchenden Spannstahl und der Oberflä­ che des Spannbetonbauteils, von der aus die Untersuchung durchge­ führt wird, eine schlaffe Bewehrung, z. B. in Form einer Betonstahl­ matte, angeordnet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Ermittlung der Lage einer Bruchstelle eines Spannstahls in einem Spannbetonbauteil, in dem der Spannstahl bei bekannter Orientierung in einem ferromagnetischen Hüllrohr angeordnet ist, wobei in einem ersten Verfahrensschritt im Bereich des Spannbetonbauteils der zu un­ tersuchende Spannstahl, ohne Rücksicht auf das umgebende Hüllrohr, dem Einfluß eines magnetostatischen und/oder eines quasimagnetostati­ schen Feldes ausgesetzt und dadurch magnetisiert wird, wobei danach das magnetostatische und/oder quasimagnetostatische Feld entfernt wird und wobei in einem weiteren Verfahrensschritt das Magnetfeld des im Spannstahl verbleibenden remanenten Magnetismus abgefragt und dabei eine Magnetfeldspitze als Kriterium für die Bruchstelle ermittelt wird. Es versteht sich, daß in der Umgebung des Spannstahls, der zu unter­ suchen ist, andere Spannstähle und auch Betonstahlbügel angeordnet sein können. Die Magnetfeldspitze, die beim Abfragen des im Spann­ stahl verbleibenden remanenten Magnetismus ermittelt wird, beruht auf einer Dipolbildung. Diese tritt auch dann ein, wenn der Bruch noch kein vollständiger Bruch ist, sondern eher als eine Rißbildung be­ zeichnet werden kann, die den Querschnitt eines Spannstahls nur teil­ weise trennt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nicht verhin­ dert werden, daß das ferromagnetische Hüllrohr eine Magnetisierung erfährt. Überraschenderweise kann nichtsdestoweniger die beschriebene Magnetfeldspitze, die auf einer Dipolbildung in dem untersuchten Spannstahl beruht, an der Oberfläche des Spannbetonbauteils abgefragt werden.

Die Erfindung geht in bezug auf die Physik der Zusammenhänge von der Tatsache aus, daß bei der Magnetisierung des zu untersuchenden Spannstahls das ferromagnetische Hüllrohr die Erzeugung eines aus­ reichenden Magnetisierungsgrades des Spannstahls nicht beeinträchtigt, wenn das magnetische Feld, mit dem die Magnetisierung erzeugt wer­ den soll, eine ausreichende Feldstärke aufweist und als magnetostati­ sches Feld eingerichtet ist. Ein magnetostatisches Feld ist ein Feld, das bei der Einwirkung auf den zu untersuchenden und zu magnetisie­ renden Spannstahl seine Feldstärke in der Zeit nicht ändert. Das schließt nicht aus, daß zu Beginn der Einwirkung, worunter Einschalt­ phänomene und Annäherungsphänomene verstanden werden, zeitabhän­ gige oder annäherungsabhängige Gradienten auftreten. Man kommt aber auch zu einer ausreichenden Magnetisierung des zu untersuchenden Spannstahls, wenn bei der Magnetisierung mit einem quasimagnetostati­ schen Feld gearbeitet wird. Darunter wird verstanden, daß sich das magnetische Feld bei der Magnetisierung des zu untersuchenden Spann­ stahls in Abhängigkeit von der Zeit so wenig ändert, daß eine ausrei­ chende Magnetisierung zustande kommt. Eine solche quasimagnetostati­ sche Feldeinwirkung kommt auch dadurch zustande, daß der Magnet, mit dem die Magnetisierung durchgeführt wird, gegenüber dem zu mag­ netisierenden Spannstahl, z. B. durch eine hinundhergehende Bewegung seine Lage verändert. Nicht auszuschließen ist, wie bereits erwähnt, daß bei diesen Maßnahmen auch das ferromagnetische Hüllrohr eine Magnetisierung erfährt. Das stört jedoch im Rahmen des erfindungsge­ mäßen Verfahrens nicht, denn überraschenderweise kann eine Magnet­ feldspitze, die von einer Bruchstelle im untersucnten Spannstahl aus­ geht, das ferromagnetische Hüllrohr durchdringen und wie beschrieben abgefragt werden. Das Magnetfeld, welches von dem magnetisierten Hüllrohr ausgeht, ist gegenüber einer solche Magnetfeldspitze sehr klein, da es nicht auf einer Dipolbildung beruht. Es stört die erfin­ dungsgemäßen Untersuchungen nicht.

Im einzelnen kann das erfindungsgemäße Verfahren auf verschiedene Weise verwirklicht werden. So kann das magnetostatische und/oder quasimagnetostatische Magnetfeld durch einen Permanentmagneten er­ zeugt werden, der längs des zu untersuchenden, von dem Hüllrohr um­ gebenen Spannstahls an der Oberfläche des Spannbetonbauteils bewegt wird. Man kann aber auch das magnetostatische und/oder quasimagne­ tostatische Magnetfeld durch einen Elektromagneten erzeugen. Dieser kann stationär im entsprechenden Spannbetonbauteilbereich angeordnet oder als Elektromagnet wie ein Permanentmagnet bewegt werden.

lm Rahmen der Erfindung liegt es, nach Entfernung des magnetostati­ schen und/oder quasimagnetostatischen Feldes den entsprechenden Be­ reich des Spannbetonbauteils einem elektromagnetischen Entmagneti­ sierungswechselfeld auszusetzen und dessen Frequenz und/oder Feld­ stärke so einzurichten, daß zwar das Hüllrohr eine Entmagnetisierung erfährt, eine störende Entmagnetisierung des zu untersuchenden Spann­ stahls jedoch nicht eintritt. Die Feldstärke des Entmagnetisierungs­ wechselfeldes wird vorzugsweise so klein wie möglich gewählt.

Überraschenderweise läßt sich dieser Verfahrensschritt der Entmagne­ tisierung so führen, daß die Magnetisierung des Spannstahls nicht oder nicht störend beeinflußt wird und die sichere Ermittlung einer Bruchstelle auf die beschriebene Art und Weise möglich ist. Das be­ ruht darauf, daß das Entmagnetisierungswechselfeld in dem Hüllrohr eine Wechselspannverteilung und, daraus resultierend, eine Wechsel­ stromverteilung induziert, die die Magnetisierung des umhüllten, zu untersuchenden Spannstahls wenig stört. Jedenfalls kann diese Strom­ verteilung energiemäßig so klein gehalten werden, daß eine störende Beeinflussung der Magnetisierung des zu untersuchenden Spannstahls und des Auflösungsvermögens des erfindungsgemäßen Untersuchungsver­ fahrens sowie der Untersuchungsgenauigkeit nicht eintreten. Es ver­ steht sich, daß die energetischen Verhältnisse im Zusammenhang mit den Magnetisierungsmaßnahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie die energetischen Verhältnisse im Zusammenhang mit den Entmagneti­ sierungsmaßnahmen in bezug auf das Hüllrohr bei unterschiedlich dimensionierten und/oder unterschiedlich bewehrten Spannbetonbauteilen unterschiedlich eingerichtet werden müssen. Dazu sind anhand der Konstruktions- und Bewehrungspläne entsprechende Berechnungen oder, unter Verwendung von Modellen, Laborversuche erforderlich, die der Fachmann ohne Schwierigkeiten ausführt.

lm Rahmen der Erfindung liegt fernerhin eine Ausführungsform des Verfahrens, bei der zwischen dem zu untersuchenden Spannstahl mit seinem Hüllrohr und der Oberfläche des Spannbetonbauteils eine schlaf­ fe Bewehrung, z. B. in Form einer Betonstahlmatte, angeordnet ist, wobei die Magnetisierung des zu untersuchenden Spannstahls in der beschriebenen Weise durchgeführt und danach die schlaffe Bewehrung durch ein Entmagnetisierungswechselfeld entmagnetisiert wird. Die vor­ stehend angegebenen Erläuterungen zur Physik der Zusammenhänge gelten hier analog.

Claims (5)

1. Verfahren zur Ermittlung der Lage einer Bruchstelle eines Spann­ stahls in einem Spannbetonbauteil, in dem der Spannstahl bei bekann­ ter Orientierung in einem ferromagnetischen Hüllrohr angeordnet ist,
wobei in einem ersten Verfahrensschritt im Bereich des Spannbe­ tonbauteils der zu untersuchende Spannstahl, ohne Rücksicht auf das umgebende Hüllrohr, dem Einfluß eines magnetostatischen und/oder eines quasimagnetostatischen Feldes ausgesetzt und da­ durch magnetisiert wird, wobei danach das magnetostatische und/oder quasimagnetostatische Feld entfernt wird,
und wobei in einem weiteren Verfahrensschritt das Magnetfeld des im Spannstahl verbleibenden remanenten Magnetismus abgefragt und dabei eine Magnetfeldspitze als Kriterium für die Bruchstelle ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das magnetostatische und/oder quasimagnetostatische Magnetfeld durch einen Permanentmagneten er­ zeugt wird, der längs des zu untersuchenden, von dem Hüllrohr umge­ benen Spannstahls an der Oberfläche des Spannbetonbauteils bewegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das magnetostatische und/oder quasimagnetostatische Magnetfeld durch einen Elektromagneten erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei nach Entfer­ nung des magnetostatischen und/oder quasimagnetostatischen Feldes der entsprechende Bereich des Spannbetonbauteils einem elektromagnetischen Entmagnetisierungswechselfeld ausgesetzt wird und dessen Feldstärke und/oder Frequenz so eingerichtet werden, daß zwar das Hüllrohr eine Entmagnetisierung erfährt, eine störende Entmagnetisierung des Spann­ stahls jedoch nicht eintritt.

5. Verfahren nach Anspruch 4 in der Ausführungsform, bei der zwi­ schen dem zu untersuchenden Spannstahl mit seinem Hüllrohr und der Oberfläche des Spannbetonbauteils eine schlaffe Bewehrung, z. B. in Form einer Betonstahlmatte, angeordnet ist, wobei die Magnetisierung des zu untersuchenden Spannstahls in der beschriebenen Weise durch­ geführt und danach die schlaffe Bewehrung entmagnetisiert wird.