Dieser Beitrag beschreibt Radar- und Ultraschallmessungen, deren Zweck & Nutzen sowie inwieweit Kosten kalkuliert werden können.
Radar- und Ultraschallmessungen sind moderne zerstörungsfreie Prüfverfahren die eingesetzt werden, um verschiedene Eigenschaften von Bauteilen, Bauwerken oder Untergründen zu detektieren, ohne dass das Materialgefüge dabei verändert oder beschädigt wird.
Wie der Name schon sagt stören sie das Materialgefüge nicht und unterscheiden sich dazu zu zerstörenden Prüfverfahren, bei denen Proben entnommen werden oder Prüfungen am Bauteil direkt durchgeführt werden, wodurch das Gefüge in der Folge gestört wird. Zerstörende Prüfverfahren sind beispielsweise die Prüfung der Oberflächenzugfestigkeit oder die Herstellung von Stemmöffnungen.
Radar- und Ultraschallmessungen sind zwei gängige Methoden der zerstörungsfreien Prüfverfahren beim Bauen im Bestand. Sie helfen insbesondere dann, wenn keine genauen oder vollständigen Plane vorliegen und im Zuge einer Umnutzung Nutzung Bestandsstrukturen geprüft werden, auch um beispielsweise die vorhandene Bewehrung zu detektieren.
Ultraschall ist Schall mit einer Frequenz oberhalb des hörbaren Bereichs des menschlichen Ohres. Die Frequenz von Ultraschall liegt üblicherweise zwischen 20 kHz und 10 MHz. Ultraschallmessungen basieren auf der Ausbreitung von Schallwellen im Material. Ein Sender erzeugt Ultraschallwellen, die sich durch das Material ausbreiten und an Grenzflächen oder Materialfehlern reflektiert werden. Ein Empfänger misst die Laufzeit der Schallwellen und erfasst so Informationen über das Material.
Ultraschallmessungen werden üblicherweise mit einem Ultraschallprüfgerät durchgeführt. Das Gerät besteht aus einem Sender und einem Empfänger, die an einer Sonde montiert sind. Die Sonde wird auf das zu prüfende Material aufgesetzt und der Sender sendet Ultraschallwellen durch das Material. Die Schallwellen breiten sich im Material aus und werden an Grenzflächen oder Materialfehlern reflektiert. Der Empfänger misst die Laufzeit der Schallwellen und erfasst so Informationen über das Material.
Je nach Anwendung werden unterschiedliche Arten von Ultraschallsonden verwendet. Eine gängige Art von Ultraschallsonden sind sogenannte Kontaktsonden, die auf das Material aufgesetzt werden. Bei der Verwendung von Kontaktsonden ist es wichtig, dass die Oberfläche des Materials sauber und glatt ist, um genaue Messergebnisse zu erzielen. In manchen Fällen werden auch spezielle Sonderformen von Ultraschallsonden verwendet, beispielsweise wenn die Prüfung von Rohren oder anderen gebogenen Oberflächen erforderlich ist.
Radarmessungen sind eine Methode zur zerstörungsfreien Prüfung von Bauteilen, die auf der aktiven Aussendung von elektromagnetischen Wellen basiert. Bei der Untersuchung von Betonbauwerken werden üblicherweise Antennen mit Mittenfrequenzen von 900 MHz bis etwa 3 GHz eingesetzt. Das Verfahren basiert auf dem Reflexionsmodus, bei dem sich Sende- und Empfangsantenne auf derselben Seite des Bauteils befinden und zur Messung kontinuierlich entlang der Bauteiloberfläche verschoben werden.
Um die Messergebnisse auf das Untersuchungsobjekt übertragen zu können, wird üblicherweise mit Messrädern oder Markern gearbeitet, die in vorzugebenden Messabständen ein Signal an den Radargenerator senden. Dadurch werden an der Sendeantenne elektromagnetische Impulse erzeugt, die sich im Untersuchungsobjekt mit einer materialabhängigen Geschwindigkeit ausbreiten. Sie werden an Diskontinuitäten, an denen sich die elektrischen Eigenschaften ändern, reflektiert, gebeugt, gestreut sowie durch Absorption geschwächt. Die Reflexionen werden von der Empfangsantenne aufgezeichnet. Die Messgröße beim Radarverfahren ist der zeitliche Verlauf der Signalamplitude.
Das Radarverfahren eignet sich besonders zur Ortung von metallischen Objekten im Beton, da die Radarwellen an der Grenzfläche von Beton zu Stahl nahezu vollständig reflektiert werden. Gleichzeitig stellen sehr dichte Bewehrungen oder Metallkaschierungen undurchdringbare Hindernisse für das Radarverfahren dar. Die Objekte werden bei der Messfahrt von verschiedenen Positionen aus geortet und im Radargramm werden die Laufzeiten der Radarwelle über den Messweg dargestellt. Runde Objekte wie z.B. Bewehrungseisen erscheinen im Radargramm als Hyperbel und der Hochpunkt der Hyperbel kennzeichnet die exakte Position des Objektes.
Der Nutzen von Radar- und Ultraschallmessungen bei Beton ist vielfältig. Zum einen ermöglichen sie eine effektive Inspektion von Betonstrukturen, ohne dass das Material dabei beschädigt wird. Zum anderen tragen sie zur Vermeidung von Gefahren bei, die durch Defekte in der Betonstruktur entstehen können. Insbesondere bei sicherheitskritischen Bauwerken wie Brücken oder Tunneln können Radar- und Ultraschallmessungen dazu beitragen, mögliche Schäden frühzeitig zu erkennen und zu beheben.
Ein weiterer Nutzen von Radar- und Ultraschallmessungen bei Beton besteht darin, dass sie eine zuverlässige Methode zur Bestimmung der Dicke und Dichte von Betonschichten darstellen. Eine Detektion der Bestandsbewehrung ist ebenfalls möglich. Diese Informationen sind insbesondere für die Bestimmung oder Bemessung der Tragfähigkeit von Betonstrukturen wichtig.
Darüber hinaus können Radar- und Ultraschallmessungen bei Beton auch zur Qualitätskontrolle von neuen Betonstrukturen eingesetzt werden. Hierbei können beispielsweise Abweichungen in der Dichte oder im Feuchtegehalt des Betons festgestellt werden, bevor es zu Problemen kommt.
Der Ablauf von Radar- und Ultraschallmessungen gestaltet sich wie folgt:
Vorbereitung: Bevor die Messungen beginnen, müssen die zu untersuchenden Stellen vorbereitet werden. Dies kann eine Reinigung der Oberfläche oder das Anbringen von Markierungen beinhalten, um die Positionen der Messungen genau festzulegen.
Positionierung der Messgeräte: Bei beiden Verfahren werden die Messgeräte an den zuvor markierten Stellen positioniert.
Messung: Während der Messung werden elektromagnetische Wellen (Radar) oder Schallwellen (Ultraschall) ausgesendet, die durch das Material (in diesem Fall Beton) hindurchgehen und dabei auf Veränderungen im Material treffen.
Aufzeichnung der Ergebnisse: Die Ergebnisse der Messungen werden aufgezeichnet und können in verschiedenen Formen dargestellt werden, je nachdem welche Informationen benötigt werden. Beispielsweise kann ein Ultraschallbild des Betons erstellt werden, um eventuelle Schäden oder Hohlräume sichtbar zu machen.
Auswertung der Ergebnisse: Die Ergebnisse der Messungen werden ausgewertet, um Informationen über den Zustand des Betons zu erhalten. Hierbei können Schäden, Risse oder Hohlräume identifiziert werden.
Interpretation der Ergebnisse: Die Ergebnisse müssen abschließend interpretiert werden.
Bei Radar- und Ultraschallmessungen in Stahlbeton im Bestand sind einige Aspekte zu beachten, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen:
Zustand des Betons: Die Genauigkeit der Messungen hängt sehr vom Zustand des Betons ab. Wenn der Beton stark beschädigt oder porös ist, kann es schwierig sein, die Messungen genau durchzuführen und zu interpretieren. Es ist wichtig, den Zustand des Betons vor der Messung zu bewerten, um sicherzustellen, dass die Messungen aussagekräftig sind.
Oberflächenbeschaffenheit: Eine glatte Oberfläche des Betons ist für Messungen ideal, da unebene Oberflächen das Signal stören und somit die Ergebnisse verfälschen können. Falls nötig, sollte die Oberfläche des Betons vor der Messung geglättet werden.
Einflüsse durch Umgebung: Bei der Messung von Stahlbeton im Bestand müssen mögliche Störfaktoren in der Umgebung berücksichtigt werden. Elektromagnetische Störfelder oder in der Nähe verlaufende Stromleitungen können die Ergebnisse von Radar-Messungen beeinflussen. Auch Lärm oder Vibrationen können sich auf die Genauigkeit von Ultraschallmessungen auswirken.
Kenntnis der Bewehrung: Falls keine Pläne oder Dokumentationen vorhanden sind, sollten vor Ort Messungen durchgeführt werden, um Informationen über die Lage, den Abstand und die Art der Bewehrung zu erhalten.
Erfahrung des Messpersonals: Radar- und Ultraschallmessungen erfordern eine gewisse Erfahrung und Kenntnisse in der Durchführung und Interpretation von Messungen. Es ist wichtig, dass das Messpersonal geschult und erfahren ist, um genaue und aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen.
Zerstörungsfreie Messverfahren sollten grundsätzlich mit Stemmöffnungen validiert werden.
Aussagekraft nur bis zu bestimmter Messtiefe sicherstellbar. Die Messtiefe hängt vom angewendeten Verfahren ab.
Aussagekraft bei sehr dichten Bewehrungslagen ist schwach, da eine Differenzierung der Bewehrungsstäbe nur begrenzt möglich ist.
Durch Beachtung dieser Aspekte können Radar- und Ultraschallmessungen bei Stahlbeton im Bestand zuverlässige Informationen über den Zustand des Betons und die Bewehrung liefern.
Die Kosten können je nach Umfang und Komplexität der Untersuchung variieren. Bei der Kostenkalkulation spielen Faktoren wie Anzahl der Messpunkte, Art der Untersuchung, Zugänglichkeit des Bauwerks und die notwendige Gerätetechnik eine Rolle.
Eine Abrechnung nach Stundenaufwand in Verbindung mit dem Gerätesatz ist üblich, da die Messungen je nach Komplexität und Schwierigkeit unterschiedlich lange dauern können. Kunden können so sicherstellen, dass sie nur für die tatsächlich erbrachten Leistungen zahlen.
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