DE60115482T2 - Akustische überwachung von betongefässen und betonbauwerken - Google Patents

Akustische überwachung von betongefässen und betonbauwerken Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Überwachen von Betonbehältern (wie beispielsweise Betonrohre oder Druckbehälter einschließlich Wassertürmen und Sicherheitsbehältern zum Einschließen von zufällig ausgetretenen radioaktiven Gasen in Nuklearanlagen) und Betonbauwerken (wie z.B. Gebäuden oder Brücken), um eine mögliche Verschlechterung ihrer baulichen Integrität zu bestimmen.
  • Hintergrund
  • Viele Betonbehälter und -bauwerke enthalten Drahtbewehrungen. Es ist bekannt, solche Behälter und Bauwerke akustisch zu überwachen, um die Signale aufzuzeichnen, die sich aus dem Brechen der Drahtbewehrungen ergeben. Beispiele einer derartigen Überwachung sind gezeigt in der US-Patentschrift 5,798,457 (Paulson), ausgegeben am 25. August 1998, und in der US-Patentschrift 6,082,193 (Paulson), ausgegeben am 04. Juli 2000.
  • Abgesehen von Ereignissen, die durch das Brechen von vor- oder nachgespannten Bewehrungsdrähten verursacht werden, senden Betonbehälter und -bauwerke normalerweise keine signifikanten akustischen Ereignisse aus, sofern sie nicht unter Spannung gesetzt werden.
  • Es ist bekannt, dass bei dem Belasten eines Betonbauwerks kleine Rissgeräusche immer dann gehört werden können, wenn die Belastung ein früheres Maximum übersteigt. Das wird als Kaiser-Effekt bezeichnet. Eine Erscheinung, die ursprünglich in dem westdeutschen Patent Nr. 852,771 von J. Kaiser offenbart worden ist. Man nimmt an, dass sie wegen der Erzeugung von Mikrorissen in dem Beton auftritt, die sich auf Grund des neuen Belastungswertes bilden.
  • Viele Betonbehälter und -bauwerke haben zwar Drahtbewehrungen, es gibt jedoch unbewehrte Bauwerke sowie Bauwerke mit nicht aus Draht bestehenden Bewehrungen wie zum Beispiel Stahlbewehrungsstäben. Der Kaiser-Effekt tritt in allen Betonbauwerken oder -behältern auf, ungeachtet dessen, ob sie eine Drahtbewehrung haben oder nicht.
  • Systeme, welche Bauwerke oder Behälter auf Drahtbruch hin überwachen, trachten nicht danach, den Kaiser-Effekt aufzuzeichnen, weil es andere Instrumente gibt wie Druck- oder Dehnungsmesser, um Ereignisse aufzuzeichnen, welche Bauwerke oder Behälter belasten. Die anderen Instrumente liefern eine quantitative Bestimmung der Belastung und bestimmen nicht nur eine Belastung jenseits des früheren maximalen Belastungswertes.
  • Es sei angemerkt, dass S. Yuyama et al. ("Acoustic emission evaluation of structural integrity in repaired reinforced concrete beams", MATERIAL EVALUATION, Januar 1994, Band 52, Nummer 1, Seiten 88–90) festgestellt hat, allerdings unter anderen Bedingungen, dass der Kaiser-Effekt ein guter Indikator sein kann für die Auswertung der baulichen Unversehrtheit in reparierten bewehrten Betonträgern.
  • Darüber hinaus liefern die akustischen Ereignisse, die durch den Kaiser-Effekt erzeugt werden, nicht annähernd so viel Energie wie diejenigen, die durch Drahtbruch erzeugt werden. Drahtbruch liefert typisch ein akustisches Ereignis von ungefähr derselben Größe, wie wenn mit einem Schmidt-Hammer auf das Bauwerk geschlagen wird. In einem kürzlichen Test, in welchem der Kaiser-Effekt in einem bewehrten Nuklearsicherheitsbehälter aus Beton hervorgerufen worden ist, lieferte ein Schmidt-Hammer ein akustisches Ereignis, das 30 dB an Energie erbrachte, wohingegen der Kaiser-Effekt 480 Ereignisse lieferte mit – 30 bis 0 dB und nur 50 Ereignisse über 0 dB, wobei keines derselben bei 30 dB oder darüber lag. Darüber hinaus treten Kaiser-Effekt-Ereignisse in einem schmalen Frequenzband auf, wohingegen Drahtbrüche einen viel breiteren Bereich von Frequenzen ergeben. Daher schließen Felder zum Hören auf Drahtbrüche typisch Kaiser-Effekt-Ereignisse aus, weil sie entweder zu klein sind oder nicht die korrekten Frequenzkenndaten haben, um als wahrscheinliche Drahtbrüche überprüft zu werden.
  • Die Erfindung
  • Es ist festgestellt worden, dass eine wiederholte oder langfristige oder Vergleichsüberwachung von kleinen akustischen Ereignissen von derselben allgemeinen Frequenz und Amplitude wie diejenigen, die bei dem Kaiser-Effekt erfasst werden, wertvolle Information liefert zum Bestimmen einer baulichen Beschädigung, die wegen Korrosion von Armierungsstahldrähten oder -stäben auftritt, oder einer Beschädigung aufgrund von externen Kräften wie Erdbeben oder Kollision.
  • Typisch treten diese Ereignisse in einem oder mehreren schmalen Bändern von Frequenzen (die für den überwachten Behälter oder das überwachte Bauwerk spezifisch sind) innerhalb des Bereiches von 2–12 kHz auf, wobei die meisten Signale, die von Interesse sind, in dem Bereich von 8–12 kHz liegen. Es ist üblicherweise ausreichend, Signale in dem Frequenzbereich von etwa 2 kHz bis 12 kHz aufzuzeichnen, um alle Signale zu bekommen, die von wahrscheinlichem Interesse sind. Sie können erfasst werden, indem irgendein geeigneter akustischer Detektor verwendet wird, der mit dem Betonbauwerk gekoppelt ist, um so akustische Emissionen bei diesen Frequenzen zu empfangen. Akustisch sind die Geräusche scharfe Risstöne und sind mit dem Geräusch von platzendem Popcorn vergleichbar. Wenn mehrere akustische Detektoren verwendet werden, können die Orte innerhalb der Behälterwand oder des Bauwerks, von denen die Risstöne ausgehen, häufig lokalisiert werden, indem Verfahren angewandt werden, die denjenigen analog sind, welche benutzt werden, um Drahtbrüche in den beiden oben zitierten Paulson-Patenten zu lokalisieren.
  • Die vorliegende Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Inspektion von Betonbauwerken, wie es in den Ansprüchen angegeben ist.
  • Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung, 1, näher beschrieben, die eine perspektivische (nicht maßstäbliche) Ansicht eines Betondruckbehälters mit einer für die Erfindung geeigneten Überwachungsausrüstungskonfiguration zeigt.
  • Ausführungsform mit periodischer Überwachung
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Grundtest durchgeführt, bei dem das Bauwerk oder der Behälter bis zu einem vorbestimmten Ausmaß belastet wird. In dem Fall eines Behälters wie zum Beispiel einem Wassertank oder einem Nuklearsicherheitsbehälter kann das Belasten zweckmäßig erfolgen, indem der Inhalt des Behälters bis zu einem vorbestimmten Wert unter Druck gesetzt wird, und in dem Falle eines Bauwerks wie zum Beispiel einer Brücke oder einem Gebäude kann der Test darin bestehen, dass Testbelastungen mit vorbestimmtem Gewicht an vorgewählten Stellen auf dem Brückendeck oder dem Boden des Gebäudes platziert werden. Belastungen mit vorbestimmtem Gewicht können auch zum Testen von Behältern benutzt werden, obgleich sie nicht bevorzugt werden.
  • Als Belastung für den Grundtest (im Folgenden als „Grundlast" bezeichnet) sollte eine Belastung gewählt werden, die die Belastung übersteigt, der der Behälter oder das Bauwerk im normalen Gebrauch ausgesetzt sein wird. Typisch wäre eine Grundlast geeignet, die das 1,5- bis 10-fache der Belastung ist, die im normalen Gebrauch auftritt. Es ist natürlich erwünscht, dass die gewählte Last innerhalb der Entwurfsgrenzen des Behälters oder Bauwerks ist, um eine Beschädigung des Behälters oder Bauwerks zu verhindern.
  • Es ist nicht notwendig, dass die Grundlast irgendeine Belastung übersteigt, die früher auf den Behälter oder das Bauwerk ausgeübt worden ist. Wenn sie die größte frühere Belastung übersteigt, die ausgeübt worden ist, wird ein Kaiser-Effekt auftreten, wenn und wo sie ausgeübt wird. Das kann von Interesse sein, wenn mehrere Sensoren positioniert worden sind, weil der Kaiser-Effekt von einer Mikrorissbildung herrührt und häufig die Orte der Mikrorissbildung präzise gefunden werden können aufgrund der Lage der Sensoren und der Zeit der Ankunft der akustischen Signale an jedem Sensor, wie es in den oben zitierten Paulson-Patenten offenbart ist. Die Kenntnis dieser Orte von Mikrorissen ist nützlich, da diese Orte wahrscheinlich diejenigen sind, wo eine be trächtliche Beanspruchung herrscht und die von einer häufigen Inspektion durch herkömmliche Einrichtungen während der Lebensdauer des Bauwerks profitieren würden.
  • Wenn die Grundlast nicht irgendeine Belastung übersteigt, die früher auf den Behälter oder das Bauwerk ausgeübt worden ist, wird es keinen Kaiser-Effekt geben. In einigen Fällen kann die frühere Belastung in einigen Teilen eines Bauwerks oder Behälters, aber nicht in anderen, überschritten werden, in welchem Fall es einen Kaiser-Effekt in den Teilen geben wird, wo eine frühere Belastung ausgeübt worden ist, und keinen Kaiser-Effekt in den anderen Teilen.
  • Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein des Kaiser-Effekts, wenn der Grundtest ausgeführt wird, ist für die Erfindung nicht wichtig. Was bei der Ausführungsform, die beschrieben wird, wichtig ist, ist, dass das Testen bei mehreren über die Zeit verteilten Gelegenheiten erfolgt, wobei die Grundlast verwendet wird oder eine etwas geringere Last, die noch die normale Belastung übersteigt, welche im Gebrauch des Behälters oder Bauwerks auftritt. Weil sich die akustischen Ereignisse in dem Beton leicht fortpflanzen, ist es notwendig, dass die Sensoren bei jedem Test in exakt derselben Position sind, obgleich es zweckmäßig sein kann, in den meisten Fällen zwischen den Tests die Sensoren permanent in Position zu lassen, um die Einrichtzeit für jeden Test zu reduzieren. Die Belastungen sollten vorzugsweise an oder in der Nähe der Stelle ausgeübt werden, wo sie bei dem Grundtest ausgeübt werden, um einen Vergleich zwischen den Testergebnissen zu erleichtern. In dem Fall, in welchem ein Behälter unter Druck gesetzt wird, wird die Belastung automatisch an derselben Stelle wie bei dem Grundtest ausgeübt, wenn derselbe Behälter oder dasselbe Unterabteil eines Behälters unter Druck gesetzt wird. Wenn die Belastung ein Gewicht ist, kann das Ausüben der Belastung an oder in der Nähe der vorherigen Stelle zweckmäßig erreicht werden, indem das Bauwerk oder der Behälter zu der Zeit des Grundtests an den Orten der Gewichte markiert wird.
  • Wenn in einem anschließenden Test, bei dem dieselbe Belastung wie die Grundlast oder eine geringere Belastung verwendet wird, akustische Ereignisse ähnlich dem Kaiser-Effekt gehört werden, zeigt das, dass das Bauwerk beschädigt worden ist. Diese Beschädigung kann durch die Korrosion ei nes Drahtes oder Bewehrungsstabes aufgetreten sein oder wegen baulicher Beschädigung aufgrund von Erdbeben, Kollision od. dgl. Es wird angenommen, dass die akustischen Ereignisse anzeigen, dass das geschwächte Bauwerk eine Mikrorissbildung erleidet, obgleich es keine Mikrorissbildung bei der Belastung erlitten haben würde, wenn es nicht beschädigt worden wäre.
  • Wenn mehrere Sensoren vorhanden sind, können die Orte, von denen die akustischen Ereignisse emittiert wurden, gefunden werden, indem die Lokalisierungstechniken verwendet werden, die in den oben zitierten Paulson-Patenten erläutert sind, oder irgendeine andere bekannte Technik zum Lokalisieren der Quelle von akustischen Emissionen. Es gibt typisch viele sehr kleine akustische Ereignisse und einige wenige größere (zum Beispiel oberhalb 0 dB). Wenn ein oder mehrere von den größeren Ereignissen durch mehrere Sensoren aufgezeichnet worden sind, können die Lokalisierungstechniken angewandt werden, um ihren Ursprung zu finden. Selbst wenn der Beton gekrümmt ist (wie in der Seitenwand eines zylindrischen Druckbehälters), geht praktisch sämtliche Energie durch den Beton hindurch, und der Beton kann für den Zweck des Auffindens des Ursprungs so aufgefasst werden, als wenn er eine ebene Platte wäre. Der Ursprung kann dann überprüft werden, indem herkömmliche Techniken angewandt werden, und die Beschädigung kann repariert werden, bevor sie ernste Folgen hat.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Tests periodisch wiederholt (zum Beispiel einmal alle 1–6 Monate), indem Belastungen verwendet werden, die gleich der Grundlast oder kleiner als diese sind. Das erlaubt das Auffinden einer neuen Beschädigung, die seit dem vorhergehenden Test aufgetreten ist. Auf diesem Wege kann eine Beschädigung häufig erkannt und korrigiert werden, bevor sie groß genug wird, um die bauliche Unversehrtheit des Behälters oder Bauwerks zu beeinträchtigen.
  • Die Zeichnung veranschaulicht eine Ausrüstungskonfiguration, die für diese Ausführungsform geeignet ist. Der Druckbehälter 10 ist ein Betonbehälter, der zum Einschließen von radioaktivem Dampf im Falle einer Explosion in einem Kernkraftwerk geeignet ist. Er hat eine zylindrische Betonseitenwand 11 und ein kreisförmiges Betondach 12. Er hat außerdem einen kreisförmigen Betonboden (nicht dargestellt). Ein typischer derartiger Behälter misst zum Beispiel 10 m im Durchmesser und die Seitenwand 11 ist 13 m hoch und ½ m dick. Er ist so ausgelegt, dass er bei einem Auswärtsdruck von seinem Inhalt her von 5,5 bar (80 Pfund pro Quadratzoll) über dem Atmosphärendruck (5,5 bar, 80 psig) arbeitet und in der Lage ist, beträchtlich höhere Auswärtsdrücke in einem Notfall auszuhalten.
  • An der Seitenwand 11 ist ein akustischer Sensor 20 angebracht, welcher akustische Ereignisse in einem Frequenzbereich von 2 kHz bis 12 kHz erfasst. Die akustischen Ereignisse, die in diesem Bereich erfasst werden, sind hauptsächlich Schallwellen, die den Sensor durch die Betonwand erreichen. Der akustische Sensor 20 ist durch ein Kabel 21 mit einer Aufzeichnungsvorrichtung 22 verbunden, so dass Schallwellen, die an dem Sensor 20 registriert werden, den Sensor 20 veranlassen, elektrische Signale auszusenden, die in der Aufzeichnungsvorrichtung 22 aufgezeichnet werden. Vorzugsweise ist die Aufzeichnungsvorrichtung 22 ein Computer, der auch die Fähigkeit hat, die Signale zu analysieren durch Erstellen von Fourier-Transformierten derselben, um deren spektrale Dichte zu bestimmen.
  • Wahlweise sind zusätzliche Sensoren 23 und 25 an der Seitenwand 11 angebracht und mit der Aufzeichnungsvorrichtung 22 durch Kabel 24 bzw. 26 verbunden. Vorzugweise sind die verwendeten Sensoren die Gleichen wie der Sensor 20.
  • Zur Schaffung eines Grundwertes für einen späteren Vergleich wird der Druck in dem Sicherheitsbehälter auf 120 psig erhöht, was etwa 8,3 bar über dem Atmosphärendruck ist und wobei es sich um einen Druckwert handelt, wie er im normalen Betrieb wahrscheinlich nicht auftreten wird. Wenn der Behälter nicht zuvor auf diesen Wert unter Druck gesetzt worden ist, werden Kaiser-Ereignisse auftreten. Wenn er zuvor auf diesen Wert unter Druck gesetzt worden ist, werden Kaiser-Ereignisse in Abwesenheit von Beschädigung oder Korrosion nicht auftreten. Wenn Kaiser-Ereignisse auftreten, werden sie bevorzugt aufgezeichnet, und die Stellen, an denen sie aufgetreten sind, werden inspiziert, um zu schauen, ob es eine Beschädigung gab.
  • In anschließenden periodischen Tests wird der Druck in dem Behälter auf einen Testdruck von 120 psig (8,3 bar) oder, falls bevorzugt, auf einen niedrigeren Testwert, der noch über dem normalen Betriebsdruck von 80 psig (5,5 bar), beispielsweise 100 psig (6,9 bar), liegt, erhöht. Wenn der Testdruck erreicht ist, werden die Sensoren auf akustische Ereignisse in dem Bereich von 2–12 kHz überwacht. Es wird erwartet, dass keine akustischen Ereignisse aufgezeichnet werden (ausgenommen möglicherweise solche aus äußeren Quellen wie vorbeigehendem Verkehr usw.). Wenn akustische Ereignisse in diesem Bereich aufgezeichnet werden und nicht anderweitig erklärbar sind, wird eine Beschädigung oder Korrosion an dem Bauwerk als wahrscheinlich angesehen. Vorzugsweise werden der Ursprung oder die Ursprünge der akustischen Ereignisse bestimmt, beispielsweise bei 40. Die Seitenwand 11 wird dann an der Stelle 40 durch herkömmliche Einrichtungen überprüft, um festzustellen, ob es Korrosion oder Beschädigung an dieser Stelle gibt.
  • Ausführungsform mit kontinuierlicher Überwachung
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine kontinuierliche akustische Überwachung auf akustische Ereignisse hin in dem Frequenzbereich von 2–12 kHz oder in irgendeinem Frequenzbereich innerhalb dieses ausgewählten Bereiches unter Berücksichtigung des besonderen Behälters oder Bauwerks. Der bevorzugte Bereich ist 8–12 kHz. Andere Frequenzen können entweder außer Betracht gelassen werden oder können für Zwecke aufgezeichnet werden, die nicht in Beziehung zu dieser Erfindung stehen. Geeignete Filter können bei Bedarf vorgesehen werden, um nur diejenigen akustischen Emissionen aufzuzeichnen, die in dem Frequenzbereich von 2–12 kHz oder in irgendeinem kleineren Frequenzbereich innerhalb dieses Bereiches liegen, wo bekannt ist, dass das Bauwerk oder der Behälter einen Kaiser-Effekt zeigen wird.
  • Wenn akustische Ereignisse in dem ausgewählten Bereich auftreten, können die aufgezeichneten Signale aus solchen Ereignissen später überprüft und mit Referenzaufzeichnungen von Rissbildungsgeräuschen verglichen werden, welche in früheren Tests an demselben Bauwerk oder an ähnlichen Bauwerken aufgezeichnet worden sind, um zu schauen, ob die neu aufgezeichne ten akustischen Ereignisse entweder ähnliche Energiespektren und eine ähnliche Dauer haben und deshalb wahrscheinlich durch Mikrorissbildung verursacht worden sind. Alternativ können die akustischen Ereignisse mit Referenzaufzeichnungen durch den Computer verglichen werden, unmittelbar nachdem die Ereignisse aufgezeichnet worden sind, und es kann ein Bericht sofort erstellt werden, wenn die Ereignisse als wahrscheinliche Mikrorissbildung identifiziert werden. Diese Ausführungsform erlaubt das Sammeln von Mikrorissbildungsinformation zu der Zeit, zu der die Mikkorissbildung auftritt. Der Ursprung der akustischen Ereignisse kann gefunden werden durch Anwenden von bekannten Methoden der Analysis (wie es zum Beispiel in den erwähnten Paulson-Patenten gezeigt ist) auf die Ausgangssignale von mehreren Sensoren. In Fällen, in denen es zu einer Beschädigung kommt durch plötzliche Ereignisse (wie zum Beispiel eine Kollision oder ein seismisches Ereignis wie zum Beispiel ein Erdbeben), gestattet diese Ausführungsform das Lokalisieren von möglicherweise beschädigten Bereichen, so dass sie inspiziert und bei Bedarf repariert werden können.
  • Vorzugsweise wird, wenn eine kontinuierliche Überwachung durchgeführt wird, eine Vorrichtung wie die in 1 gezeigte verwendet. Das Testen erfolgt zuerst durch Belasten des Bauwerks wie in den oben erläuterten Tests, um das Frequenzspektrum und die Dauer von akustischen Ereignissen zu bestimmen, die durch Mikrorissbildung in dem Bauwerk hervorgerufen werden. Die Aufzeichnungsvorrichtung 22 ist ein Computer, der programmiert ist, um die akustischen „Signaturen" der Mikrorissbildungsereignisse in Bezug auf Frequenzen und Dauer zu erkennen. Ereignisse, die ähnliche Frequenzen und eine ähnliche Dauer haben, können für weitere spektrale Überprüfung aufgezeichnet werden, um zu schauen, ob sie tatsächlich Mikrorissbildungsereignisse sind, oder können sofort verwendet werden, um zu veranlassen, dass eine Inspektion an Ort und Stelle ausgeführt wird.
  • Es hat sich, wie oben erläutert, gezeigt, dass, wenn das Bauwerk beschädigt worden ist, die akustischen Ereignisse, welche Mikrorissbildung darstellen, bei einem niedrigeren Belastungswert erscheinen als es zuvor der Fall gewesen ist. Zum Beispiel kann in einem Sicherheitsbehälter die Korrosion von Bewehrungsstäben eine Schwächung von einigen Abschnitten des Behäl ters hervorrufen. Wenn die akustische Überwachung des gesamten Behälters das Auftreten von Rissbildung bei einem niedrigeren Druck zeigt als es zuvor der Fall gewesen ist, kann die Existenz der Beschädigung entdeckt werden und ihre Lage kann bestimmt werden. Ebenso erlaubt das Auftreten von Rissbildungsereignissen während eines seismischen Ereignisses, beschädigte Bereiche zu identifizieren, selbst wenn die Rissbildung an der Außenseite des Behälters nicht sichtbar ist. Anschließend kann dann der Behälter unter Druck gesetzt werden, um eine Information über die Auswirkung der Beschädigung auf die Fähigkeit des Behälters, verlangte Drücke auszuhalten, zu gewinnen. Somit kann eine kleine oder verborgene Beschädigung lokalisiert werden, bevor sie eine Chance hat, schlimmer zu werden oder einen Ausfall des Behälters oder Bauwerks hervorzurufen.
  • Analysis der Stärke der Rissbildung
  • In einer weiteren Ausführungsform, die zusammen mit entweder periodischem Testen unter Last oder kontinuierlicher Überwachung verwendbar ist, werden die Signale, die Rissbildung zeigen, untersucht, um die Stärke der Rissbildung zu beurteilen. Typisch sind die Signale eine Serie von einzelnen, diskreten Signalen. Die Anzahl von solchen Signalen pro Zeiteinheit wird geprüft. Wenn ein Bauwerk oder Behälter über seine frühere Belastung hinaus belastet wird, liefert der Kaiser-Effekt Signale. Es zeigt sich, dass die Rate der Rissbildung, die durch den Kaiser-Effekt verursacht wird, normalerweise schnell abnimmt, nachdem eine bestimmte Belastung erreicht ist. In Abhängigkeit von dem Bauwerk nahm die Rate der akustischen Ereignisse (die Zahl der akustischen Ereignisse in dem Bereich von 2–12 kHz pro Sekunde) um die Hälfte ab in einer ungefähr konstanten Zeitspanne, nachdem der größere Druck als früher erreicht worden war. Bei jedem Bauwerk oder Behälter ist die Abnahme der Rate ungefähr konstant und für diesen Behälter charakteristisch. Bei einigen Behältern nimmt die Rate alle 10 Minuten um die Hälfte ab, nachdem ein neuer Druckwert erreicht worden ist, und bei anderen nimmt die Rate in weniger als zwei Minuten um die Hälfte ab. Allgemein wird erwartet, dass die Rate in 15 Sekunden bis 15 Minuten um die Hälfte abnehmen wird, in Abhängigkeit von dem besonderen Bauwerk oder Behälter.
  • Periodische Tests von Druckbehältern oder Bauwerken nach der Erfindung zeigen dasselbe Muster, wenn der Behälter oder das Bauwerk bis zu einer Belastung auf oder unter früheren Belastungen belastet wird, wobei aber unbedeutender Korrosionsschaden zwischen den Tests aufgetreten ist: das heißt, die Rate der akustischen Ereignisse reduziert sich um ungefähr die Hälfte alle 15 Sekunden bis 15 Minuten, nachdem ein Wert der Belastung, der zu akustischen Emissionen führt, erreicht ist oder aufrecht erhalten wird. Wenn die Rate der Verminderung der akustischen Emissionen nicht um die Hälfte in einer Zeitspanne in der Größenordnung von 15 Sekunden–15 Minuten abnimmt, dann spricht deshalb der Behälter nicht wie erwartet an und verlangt, dass sofort etwas getan wird. Eine stetige Rate der Emissionen, der Rissbildung bedeutet, würde zum Beispiel anzeigen, dass ein progressiver Schaden an dem Behälter auftritt, sogar während des Tests. Unter diesen Umständen sollte der Test abgebrochen werden, obgleich kein baulicher Schaden evident ist, und es sollten sofort Schritte unternommen werden, um die herkömmliche Inspektion und eine mögliche Reparatur durchzuführen. Ebenso zeigt während der kontinuierlichen Überwachung eine stetige Rate von akustischen Ereignissen, die eine Rissbildung bedeutet, an, dass eine sofortige herkömmliche Inspektion des Behälters oder Bauwerks erforderlich ist.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Inspektion von Betonbauwerken, welches beinhaltet: a) Durchführen eines Grundtests durch Belasten des Bauwerks mit einer Grundlast, die beträchtlich größer ist als die Belastung, der das Bauwerk im normalen Gebrauch ausgesetzt ist, b) Entfernen der Grundlast, c) anschließendes Durchführen von wenigstens einem weiteren Test durch Belasten des Bauwerks mit einer Testlast, die gleich der oder kleiner als die Grundlast ist, und Ausüben der Belastung an ungefähr derselben Stelle wie bei dem Grundtest, d) Feststellen von akustischen Ereignissen, falls vorhanden, die mit einer oder mehreren Frequenzen in dem Bereich von 2 kHz bis 12 kHz durch wenigstens einen Sensor erfasst werden, der mit dem Bauwerk in Kontakt ist, während das Bauwerk mit der Testlast belastet ist; e) wenn akustische Ereignisse, die anderweitig nicht erklärbar sind, festgestellt werden, Prüfen des Bauwerks durch herkömmliche Maßnahmen, ob Beschädigung oder Korrosion vorhanden ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die akustischen Ereignisse mit einer oder mehreren Frequenzen in dem Bereich von 8 kHz bis 12 kHz erfasst werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem die akustischen Ereignisse durch eine Vielzahl von Sensoren erfasst werden und der Ursprung von wenigstens einigen der Signale bestimmt wird durch Vergleichen der von jedem Sensor erfassten Emissionen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Grundtest und der anschließende Test ausgeführt werden durch (i) Positionieren von wenigstens drei akustischen Sensoren an Orten zum Erfassen von akustischen Emissionen in einem Frequenzbereich innerhalb des Bereiches von 2 kHz bis 12 kHz innerhalb des Bauwerks, (ii) Überwachen der Ausgangssignale der Sensoren.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem der Schritt e) des Feststellens von akustischen Ereignissen, die anderweitig nicht erklärbar sind, und des Prüfens des Bauwerks beinhaltet (i) falls und wenn die Sensoren akustische Ereignisse erfassen, die für Mikrorissbildung in Beton charakteristisch sind, Feststellen des wahrscheinlichen Ursprungs der akustischen Ereignisse, und (ii) Inspizieren des Bauwerks in der Nähe des wahrscheinlichen Ursprungs für das Vorliegen von Beschädigung.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–5, bei welchem, falls akustische Ereignisse bei der Testlast festgestellt werden, dann diese akustischen Ereignisse überwacht werden und ermittelt wird, wie lange es dauert, bis die Rate von diesen Ereignissen um die Hälfte abgenommen hat.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, bei welchem das Bauwerk ein Druckbehälter ist und die Belastung geändert wird durch Ändern des Druckes in dem Behälter.
  8. Verfahren nach Anspruch 4, bei welchem der Frequenzbereich innerhalb des Bereiches von 8 kHz bis 12 kHz ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, bei welchem, nachdem die Sensoren akustische Ereignisse erfasst haben, die für Mikrorissbildung in Beton charakteristisch sind, ermittelt werden die Zahl der akustischen Ereignisse pro Se kunde und ob diese Zahl von akustischen Ereignissen pro Sekunde in einer Zeitspanne in der Größenordnung von 15 Sekunden–15 Minuten um die Hälfte abnimmt.
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