DGZfP-JAHRESTAGUNG 2002

ZfP in Anwendung, Entwicklung und Forschung

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Anwendung der Impuls-Thermografie als quantitatives zerstörungsfreies Prüfverfahren im Bauwesen

Ch. Maierhofer, A. Brink, M. Röllig, H. Wiggenhauser
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Unter den Eichen 87, D-12205 Berlin
Kontakt: C. Maierhofer

Zusammenfassung

Die Impuls-Thermografie ist eine aktive Methode zur Strukturuntersuchung von Bauteilen. Im Rahmen eines von der DFG geförderten Projektes wird in Kooperation mit der TU Berlin an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung zur Zeit die mögliche Anwendung der Impuls-Thermografie als zerstörungsfreies Prüfverfahren im Bauwesen untersucht.

Die Impuls-Thermografie soll zur Ortung von oberflächennahen Inhomogenitäten, bei denen es sich im Normalfall um Fehlstellen handelt, in typischen Bauteilen verwendet werden und nach Möglichkeit die Geometrie- sowie die Materialparameter der Inhomogenitäten quantitativ bestimmt werden.

Messungen werden derart durchgeführt, dass Oberflächen mit einem geeigneten Heizstrahler erwärmt, die anschließenden Abkühlungsprozesse mit einer Infrarot-Kamera betrachtet und thermische Bilddaten (Thermogramme) aufgezeichnet werden. Der Hauptansatzpunkt für die quantitative Auswertung der Messdaten ist die Betrachtung von Temperatur-Zeit-Kurven (Transienten) des Abkühlungsprozesses über fehlerfreien und fehlerhaften Bereichen des Probekörpers. Zusätzlich werden auf Basis der Finiten-Differenzen-Methode numerische Simulationen durchgeführt. Quantitative Ergebnisse werden sowohl durch den Vergleich der experimentellen Daten mit den Simulationsrechnungen als auch durch eine Anpassung analytischer Funktionen an die Transienten erzielt.

Keywords
Zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen (ZfPBau), Impuls-Thermografie, Hohlstellen, Schichtablösungen, Beton

Einleitung und Problemstellung

Die Impuls-Thermografie als aktive Methode für eine quantitative thermische Oberflächenabtastung zur Strukturuntersuchung von Bauteilen wird in vielen Industriezweigen bereits langjährig erfolgreich zur zerstörungsfreien Prüfung und zur Qualitätskontrolle [Ref 1, Ref 2
Ref 3] zum Beispiel bei der Ablösung von beschichteten Metalloberflächen [ni ETS, Pisa (1997), pp. 227-232.
Ref 4] oder Ablösungen in Aluminium-Laminaten [Ref 5] eingesetzt. üblicherweise werden bei den aktiven Thermografieverfahren Wärmestrahler oder Blitzlampen für die gezielte Erwärmung genutzt. Je nach Art der zusätzlichen Wärmestrahlung werden die folgenden Methoden unterschieden:

Bei der Impuls-Thermografie wird das Bauteil mit einer Wärmequelle z. T. auch wiederholt bestrahlt und anschließend das Abkühlungsverhalten auf der Oberfläche mit einer Infrarotkamera bildgebend aufgezeichnet. Je nach Anwendung kann die Impulsdauer dabei Bruchteile von Sekunden bis zu mehreren Stunden betragen. In zuvor bestimmten Zeitintervallen werden Thermogramme für die Auswertung herangezogen. Aus dem zeitlichen Abkühlungsverhalten der Oberfläche können dann oberflächennahe Strukturen geortet werden, wenn diese die Wärmeleitfähigkeit l, die Wärmekapazität cp und/oder die Dichte r in diesem Bereich beeinflussen [Ref 5, Ref 6].

Bei der Lock-In-Thermografie wird das zu untersuchende Bauteil periodisch erwärmt und die Oberflächentemperatur mit einer Infrarotkamera aufgezeichnet [Ref 7]. Aus dem periodischen Temperatursignal eines jeden Bildpunktes können zwei Werte berechnet werden, die zusammen das Amplituden- und Phasenbild ergeben. Das Phasenbild ist über die Frequenz der Erwärmungsperiode mit einer Tiefeninformation verknüpft. Der große Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das Phasenbild unabhängig ist von der Emissivität der Oberfläche sowie von der Homogenität der Ausleuchtung.

Die Impuls-Phasen-Thermografie (PPT) kombiniert die Vorteile der Impuls-Thermografie und der Lock-In-Thermografie [Ref 8, Ref 9, Ref 10, Ref 11]. Wie bei der Impuls-Thermografie wird auch hierbei die zu untersuchende Probe mit einer Wärmequelle aufgeheizt. Von dem zeitabhängigen Temperaturverlauf nach dem Abschalten der Wärmequelle wird eine Fourier-Transformation durchgeführt, so dass ebenfalls wie bei der Lock-In-Thermografie Phasenbilder analysiert werden können. Es können jedoch Informationen aus wesentlich größeren Tiefen als bei der Lock-In-Thermografie gewonnen werden.

Weitere Methoden, bei denen Erwärmungen im Innern der Probekörper eine Rolle spielen, sind die Vibrothermografie und die Induktionsthermografie. Bei der Induktionsthermografie werden durch elektromagnetische Induktion z. B. Bewehrungsstäbe in Beton erwärmt. Diese Erwärmung führt schließlich auch zu einer teilweisen Erwärmung der Bauteiloberfläche und die Bewehrung kann mit Hilfe eines Wärmebildes geortet werden [Ref 12].

Für den Einsatz im Bauwesen zur Ortung von Defekten (Einschlüssen, Hohlstellen und Schichtablösungen) und Feuchtigkeit im oberflächennahen Bereich ist die Impuls-Thermografie am besten geeignet, da deutlich größere Eindringtiefen als z. B. bei der Lock-In-Thermografie (wenige mm) erreicht werden können. Das Verfahren wurde im Bauwesen bereits erfolgreich für die Ortung von Ablösungen und Lufteinschlüssen von faserverstärkten Kunststoffschichten auf Betonoberflächen angewendet [Ref 13, Ref 14, Ref 15, Ref 16]. Als sehr hilfreich hat sich die Methode auch bei der Untersuchung der Einbaulage von metallischen Ankerplatten zur Fassadenbefestigung erwiesen [Ref 17]. Weiterentwicklungen und Anwendungen im Bauwesen beziehen sich auch häufig auf die Fälle, wo die Sonne als natürliche Wärmequelle ausgenutzt werden kann, wie bei der Inspektion von Fahrbahnplatten bei Brücken [Ref 18] oder generell von Straßenbelägen [Ref 19]. Zur Ortung von Ablösungen auf Brückendecken existiert bereits seit 1988 ein ASTM-Standard mit dem Titel Standard Test Method for Detecting Delaminations in Bridge Decks Using Infrared Thermography [Ref 20]. Andere baupraktische Problemstellungen, die zur Zeit mit aktiver Thermografie unter Verwendung eines Feldes aus Halogen-Strahlern als Wärmequelle untersucht werden, sind die Ortung von Bewehrung und Hüllrohren in Beton, die Detektion von mit Wasser gefüllten Hohlstellen bei Flachdachkonstruktionen und von Hohlstellen hinter Fliesen sowie das Aufspüren von Fremdkörpern im Erdreich [Ref 21].

Wie Untersuchungen zur Flächenbestimmung von Ablösungen stahlummantelter Betonstützen zeigen, kann aber anstelle einer Wärmequelle auch eine Kältequelle, in diesem Fall Kühlplatten gefüllt mit flüssigem Stickstoff, eingesetzt werden [Ref 22]. Möglich ist auch die Verwendung einer Punktheizquelle zur Ortung von Oberflächenrissen unter Beobachtung der oberflächigen Wärmeausbreitung [Ref 23].

Im Rahmen eines von der DFG geförderten Projektes werden an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung zur Zeit die möglichen Anwendungen als zerstörungsfreies Prüfverfahren im Bauwesen untersucht. Praxisnahe Problemstellungen, die im Rahmen des Forschungsvorhabens untersucht werden, sind Putzablösungen auf Mauerwerk bzw. Beton, Hohlstellen und Kiesnester in Beton, Ablösungen und Hohlstellen im Dickbettmörtel bei auf Beton verlegten Spaltklinkern, Verbundprobleme von CFK-Laminaten auf Beton sowie Ablösungen von Bitumen-Abdichtungsbahnen auf Stahl.

Hauptansatzpunkt für die quantitative Auswertung der Messdaten ist die Betrachtung von Temperatur-Zeit-Kurven (Transienten) des Abkühlungsprozesses über fehlerfreien und fehlerhaften Bereichen des Probekörpers. Zusätzlich werden auf Basis der Finiten-Differenzen-Methode numerische Simulationen durchgeführt.

Nachfolgend werden die Ergebnisse und die Auswertung der Untersuchungen an einem Betonprobekörper mit eingebauten Fehlstellen aus Polystyrol und begleitende Simulationsrechnungen vorgestellt.

Experimenteller Aufbau

Der experimentelle Aufbau der Impuls-Thermografie bestehend aus einer Erwärmungseinheit, einer Infrarot-Kamera und einem Computersystem für die Datenerfassung ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abb 1: Experimenteller Aufbau der Impuls-Thermografie.

Die thermische Erwärmungseinheit setzt sich aus drei einzelnen Infrarot-Heizstrahlern mit einer elektrischen Anschlussleistung von je 2400 W zusammen. Diese sind linienförmig zueinander angeordnet und können senkrecht zur Anordnung gleichmäßig über die zu erwärmende Oberfläche bewegt werden. Der Abstand der Erwärmungseinheit zur Oberfläche ist variabel. Für die Messungen wurde eine Entfernung von 15 cm gewählt.

Abb 2: Ansicht und Draufsicht des Betonprobekörpers mit den Positionen der einzelnen Fehlstellen (Polystyrolblöcke).

Der Wärmepuls, der auf die Oberfläche des zu untersuchenden Probekörpers aufgebracht wird, verursacht einen instationären Wärmefluss in den Probekörper hinein. Die Ausbreitung der Wärme innerhalb des Probekörpers ist abhängig von den thermischen Materialparametern Wärmeleitfähigkeitl, spezifische Wärmekapazitätcp und Rohdichte r. Nur für ein thermisch homogenes Material ist auch die Ausbreitung der Wärme gleichmäßig. Falls innerhalb des Probekörpers Inhomogenitäten auftreten, deren thermische Materialeigenschaften sich von denen der Umgebung unterscheiden, verlangsamt oder beschleunigt sich der Wärmefluss in einem lokalen Bereich. Während die zeitlichen Veränderungen der Temperaturverteilung auf der Oberfläche mit einer Infrarot-Kamera betrachtet werden, können demzufolge oberflächennahe Inhomogenitäten geortet werden, sofern sie aufgrund des veränderten Wärmeflusses einen messbaren Temperaturunterschied auf der Oberfläche verursachen.

Der Abkühlungsprozess wird mit einer Infrarot-Kamera (Inframetrics SC 1000) betrachtet, welche senkrecht und mittig auf die Oberfläche des Probekörpers ausgerichtet ist. Sie hat einen Abstand zum Probekörper von ca. 280 cm, so dass mit einem 32°-Weitwinkelobjektiv die gesamte Oberfläche (150x150 cm²) beobachtet werden kann. Die Kamera nimmt die von der Oberfläche emittierte Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 3 bis 5 mm auf. Sie hat in der Brennebene eine Diodenanordnung von 256x256 Detektoren, von denen jeder die Strahlungsintensität an einem bestimmten Ort misst. In der Kamera werden die Strahlungsintensitäten in Temperaturwerte umgerechnet. Diese können dann zusammengesetzt auf einem Monitor als Schwarzweiß- oder Falschfarbenbilder ausgegeben werden.

Gleichzeitig werden die thermischen Bilddaten mit einer Frequenz von maximal 50Hz und einer Dynamik von 12 Bit auf einen Computer übertragen und dort gespeichert. Nach der Aufzeichnung des Abkühlungsvorganges können die thermischen Daten mit Hilfe geeigneter Software analysiert werden.

Um die Nachweisbarkeit von Hohlstellen im Beton mit Hilfe der Impuls-Thermografie zu untersuchen, wurde in einer Holzschalung ein Probekörper aus Beton mit den Abmaßen 150x150x50cm³ hergestellt. In diesen Probekörper wurden acht Fehlstellen aus Polystyrol-Hartschaum, jeweils vier 20x20x10cm³ bzw. 10x10x10cm³ groß, in unterschiedlichen Tiefen eingebracht. Eine schematische Skizze des Probekörpers und der Fehlstellen ist in Abbildung 2 dargestellt.

Tabelle 1: Sollwerte der Fehlstellen und Ergebnisse der Radarmessungen.

Die in der Skizze angegebenen Tiefen der Fehlstellen stellen die Sollwerte der Betonüberdeckung dar. Zur Bestimmung der realen Einbautiefen der Fehlstellen wurden Radarmessungen mit dem GSSI SIR 10 A System und einer 1,5GHz Antenne durchgeführt. In Tabelle 1 sind die geplanten Werte für die Fehlstellen und die Ergebnisse der Radarmessungen gegenübergestellt. Die Betonüberdeckung mit Radargrammen kann mit Hilfe von Zeitscheiben bestimmt werden. Aufgrund der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit der Radarwellen im Beton können die Zeitscheiben auch als Tiefenschnitte betrachtet werden. Abbildung3 zeigt drei interpolierte, geglättete und skalierte Zeitscheiben aus Radargrammen in Tiefen von 0,6 und 6,0 sowie 9,0 cm. Weitere Informationen zu den Radarmessungen können der Literatur entnommen werden [Ref 24].

a) b) c)
Abb 3: Interpolierte, geglättete und skalierte Zeitscheiben (Tiefenschnitte) aus Radargrammen in Tiefen von
a) 0,6, b) 6,0 und c) 9,6 cm.

Durchführung und Ergebnisse der Thermografiemessungen

An dem Probekörper wurden mit der Impuls-Thermografie sechs Messungen mit Erwärmungszeiten von 5, 10, 15, 30, 45 und 60 min durchgeführt. Für jede Messung wurde für die Dauer von 120 min der Abkühlungsprozess beobachtet und alle 0,5 s ein Thermogramm aufgenommen. Die auf diese Weise erhaltene Filmsequenz aus 14400 Bildern wurde während der Datenanalyse durch Mittlung von jeweils 10 benachbarten Bildern zur Reduzierung des Rauschens auf 1440 Bilder verkleinert.

Abbildung 4 zeigt zwei Thermogramme aufgenommen 9 min bzw. 58 min nach einer Erwärmungszeit von 10 min, wobei die Temperaturskala für beide Thermogramme jeweils auf Minimum und Maximum skaliert ist. Nach 9 min zeichnen sich die oberflächennaheren Fehlstellen durch einen guten Kontrast ab, während tiefer gelegene Fehlstellen noch nicht erkennbar sind. Diese werden jedoch im späteren Verlauf des Abkühlungsprozesses ebenfalls sichtbar, wie das Thermogramm nach 58min zeigt.

Abb 4: Thermogramme nach einer Erwärmungszeit von 10 min und einer Abkühlungszeit von 9 min (links) bzw. 58 min (rechts).

Zur quantitativen Analyse der thermischen Daten wurden Temperatur-Zeit-Kurven über Fehlstellen und ausgewählten Referenzflächen und die dazugehörigen Differenzkurven berechnet. Ein Beispiel für eine solche Auswertung ist in Abbildung 5 dargestellt. Charakteristisch für die Differenzkurven ist das Auftreten eines Temperaturmaximums DTmax zu einem bestimmten Zeitpunkt tmax in Abhängigkeit von der Fehlstellentiefe.

Abb 5: Transienten der Referenz- und der Fehlstelle und die dazugehörige Differenzkurve mit einem Temperaturmaximum DTmax zu einem bestimmten Zeitpunkt tmax.

Abbildung 6 zeigt die Maxima der einzelnen Differenzkurven für die vier großen Fehlstellen (20x20x10 cm³) und ihren jeweiligen Referenzpunkt als Funktion der Erwärmungszeit. Erwartungsgemäß steigt die maximale Temperaturdifferenz mit zunehmender Erwärmungszeit an. Ausgehend von den Solltiefen der Fehlstellen lässt sich sowohl eine Abnahme des Maximums der Temperaturdifferenz als auch ein späterer Zeitpunkt seines Auftretens feststellen, je größer die Betondeckung ist.

Abb 6: Darstellung der maximalen Temperaturdifferenzen (links) und der dazugehörigen Zeitpunkte (rechts) für die Fehlstellen 1 bis 4 in Abhängigkeit von der Erwärmungszeit.

Zur Verbesserung der Darstellung der Thermogramme mit dem maximalen Temperaturkontrast wurden diese jeweils mit den Sobeloperatoren Sx und Sy gefaltet und mit einem Boxcar-Filter geglättet. Abbildung 7 zeigt eine derartige Kantenfilterung für die Fehlstelle 2 nach einer Erwärmungszeit von 30 min. Insbesondere die Schräglage der beiden unteren großen Fehlstellen tritt dabei deutlich zu Tage.

24,42 bis 33,19 °C -4,06 bis 3,00 K/cm -4,18 bis 3,68 K/cm
Abb 7: Einsatz der Kantenfilterung zur Hervorhebung der Fehlstellen: Thermogramm mit maximaler Temperaturdifferenz für die Fehlstelle2 nach 30 min Erwärmungszeit (links), Kantenfilterung in x-Richtung und Glättung (mitte), Kantenfilterung in y-Richtung und Glättung (rechts). Breite und Höhe eines jeden Thermogramms entsprechen einem Ausschnitt von 128,5x122,6cm2.

Als weiterer Schritt wurde zur Hervorhebung von Fehlstellen eine Anpassung der Transienten mit unterschiedlichen Funktionen durchgeführt. Geeignete Funktionen für die Anpassung basieren auf Vereinfachungen der Lösung der Diffusionsgleichung von Fourier oder werden aus empirischen überlegungen abgeleitet. Abbildung 8 zeigt die sehr gute Anpassung der Transienten eines Messpunktes durch zwei überlagerte Exponentialfunktionen mit unterschiedlichen Abkühlungsfaktoren.

Abb 8: Anpassung einer Transienten mit zwei überlagerten Exponentialfunktionen.

Die bessere Erkennung der Fehlstellen wird bei der grafischen Darstellung der Anpassungsparameter für jeden von der Infrarot-Kamera erfassten Punkt auf der Oberfläche deutlich. Eine solche Auswertung für die zwei überlagerten Exponentialfunktionen wird in Abbildung 9 für eine Erwärmungszeit von 5min gezeigt. Während die oberflächennahen Defekte eher in den Parametern der schnell abfallenden Exponentialfunktion (exp1) zu erkennen sind, zeichnen sich die tieferliegenden Defekte in der langsamer abfallenden Funktion ab (exp2). Die Güte der Fits lässt sich aus dem Güteparameter c2 erkennen, der für Fehlstellen und den ungestörten Bereich etwas unterschiedlich ist, aber ansonsten keine deutlichen Fehlanpassungen aufzeigt. Weiterhin lässt sich die Qualität der Fits auch aus der Homogenität des Untergrundes (T0) ablesen.

19,01 bis 21,17 (T0 in °C) 0,60 bis 8,85 (T1 in °C) 0,51 bis 6,60 (T2 in °C)
0,010 bis 0,11 (a1 in 1/s) 0,0014 bis 0,014 (a2 in 1/s) 0,00011 bis 0,00058 (c2)
Abb 9: Darstellung der Anpassungsparameter der Sequenz aufgenommen nach einer Erwärmungszeit von 5 min.

Entwicklung eines Simulationsprogramms

Die experimentellen Untersuchungen begleitend wurde ein numerisches Simulationsprogramm auf Basis der Finiten-Differenzen-Methode entwickelt. Ausgehend von der Fourierschen Differentialgleichung ist die Temperatur Tx,y,z,t jedes Knotenpunktes für den nächsten Zeitschritt bestimmt durch die Gleichung

Das Programm simuliert einen Wärmepuls, der auf die Oberfläche eines Probekörpers aufgebracht wird, und berechnet den instationären Wärmefluss innerhalb des Probekörpers. Zusätzlich berücksichtigt es die Oberflächenverluste durch Strahlung und Konvektion.

Als Ergebnis liefert das Simulationsprogramm eine Matrix mit der Temperatur für jeden Oberflächenpunkt zu jedem Zeitschritt des Aufwärm- und des Abkühlungsprozesses. Diese Matrix kann anschließend genauso ausgewertet werden wie die thermografischen Daten aus den experimentellen Messungen.

Material Beton
Defekt Polystyrol-Hartschaum
Knotenanzahl in x-, y-, z-Richtung 50 / 50 / 40
Abmaße des Probekörpers 50x50x20 cm³
Abmaße des Defektes 10x10x10 cm³
Defekttiefe 1, 2, 3, ... , 10 cm
Zeitschritt 1 s
Betrachtungszeit (inklusive Erwärmung) 75 min
Erwärmungszeit 15 min
Ausgangstemperatur 19,3 °C
Wärmestromdichte 1250 W / (m² K)
Tabelle 2: Eingangsparameter des Simulationsprogramms.

Tabelle 2 zeigt beispielhaft für eine Erwärmungszeit von 15 min eine übersicht der Eingangsparameter für die Problemstellung von Fehlstellen aus Polystyrol in Beton. Für die Erwärmungszeiten von 5, 15 und 45 min wurden Fehlstellen in Beton mit den Abmaßen 10x10x10 cm³ numerisch simuliert. Aus den jeweiligen Ergebnismatrizen wurden geeignete Temperatur-Zeit-Kurven mit und ohne Defekt ausgewählt und analog zu den Messungen Differenzkurven gebildet. In Abbildung 10 sind die Differenzkurven für die Erwärmungszeiten von 15 und 45 min und die simulierten Defekttiefen von 1 bis 10 cm dargestellt.

Abb 10: Simulierte Temperaturdifferenzkurven für Erwärmungszeiten von 15min (links) und 45 min (rechts).

Auch bei den Differenzkurven aus den Simulationsrechnungen treten die charakteristischen Temperaturmaxima DTmax zu einem bestimmten Zeitpunkt tmax auf. Da die Defekttiefe bekannt ist, können sowohl die Temperaturmaxima DTmax als auch die Zeitpunkte tmax in Abhängigkeit der Defekttiefe aufgetragen werden, was für die Zeitpunkte tmax in Abbildung 11 dargestellt ist.

Abb 11: Darstellung der Zeitpunkte tmax der maximalen Temperaturdifferenz DTmax in Abhängigkeit von der Tiefe der Fehlstellen als Ergebnis der Simulationsrechnungen für drei verschiedene Erwärmungszeiten.

Eine Besonderheit im Diagramm (Abbildung 11) zeigt sich für den Zeitpunkt der maximalen Temperaturdifferenz über einer 1 cm tiefen Fehlstelle bei 45 min Erwärmung. Das Maximum der Temperaturdifferenz tritt dort nämlich schon vor Beendigung der Erwärmung auf. Für eine so oberflächennahe Fehlstelle ist die Erwärmungszeit also zu lang, da der Zeitpunkt des maximalen Temperaturkontrastes bereits verstrichen ist.

Inverse Lösung

Aus den experimentellen Versuchen sind für eine vorgegebene Erwärmungszeit die Temperaturmaxima DTmax und der dazugehörige Zeitpunkt tmax bekannt. Mit Hilfe des aus den Simulationen gewonnenen Diagramms (Abbildung 11) können nun auch Defekttiefen zugeordnet werden, in dem dem gemessenen Zeitpunkt tmax auf der y-Achse die entsprechende Tiefe auf der x-Achse zugeordnet wird. Tabelle 3 zeigt die auf diese Weise ermittelten Defekttiefen für die vier großen Fehlstellen 1 bis 4.

Fehlstelle Solltiefe in cm Mittlere Tiefe aus Simulation in cm
1 8,0 9 ,0 ± 0 ,7
2 6,0 7 ,5 ± 0 ,1
3 4,0 5 ,8 ± 0 ,6
4 2,0 4 ,2 ± 0 ,2
Tabelle 3: Bestimmung der Defekttiefen mit Hilfe der Abbildung 11.

Im Verhältnis zu den Solltiefen sind die mit Hilfe des Diagramms (Abbildung 11) ermittelten Einbautiefen 1,0 bis 2,5 cm größer. Für diese Abweichungen gibt es zwei mögliche Erklärungen. Einerseits könnten Ungenauigkeiten bei den Simulationsrechnungen dafür verantwortlich sein, andererseits ist es aber auch möglich, dass sich die tatsächliche Isttiefen der Fehlstellen von den Solltiefen unterscheiden.

Zusammenfassung und Ausblick

Die Impuls-Thermografie kann zur zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen eingesetzt werden. Sowohl die Ortung von Defekten in Beton mit einer Betondeckung von bis zu 10 cm als auch die Ortung von Ablösungen bei Beschichtungen (Putz, CFK-Laminate) wurden erfolgreich durchgeführt. Auch die Ortung erhöhter Feuchte im oberflächennahen Bereich erscheint mit der Impuls-Thermografie machbar [Ref 25].

Die Impuls-Thermografie ist eine schnelle und effiziente zerstörungsfreie Prüfmethode, mit der berührungslos und bildgebend gearbeitet werden kann. Eine quantitative Auswertung der Messergebnisse ist im Zusammenhang mit numerischen Simulationen möglich.

Im weiteren Verlauf der Forschungstätigkeit sollen Einflüsse auf die Ortung von Fehlstellen wie zum Beispiel Bewehrung in Beton oder dessen Feuchtigkeitsgehalt untersucht und diverse Fallstudien durchgeführt werden.

Hinsichtlich der Optimierung der grafischen Darstellung wird nach genaueren Funktionen zur Anpassung der Transienten geforscht. Die Auswertung der thermischen Daten generell soll durch Methoden der Impuls-Phasen-Thermografie (PPT) erweitert werden.

Danksagung

Die präsentierte Arbeit wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Projektes "Struktur- und Feuchteuntersuchungen von Bauteil- und Bauwerksoberflächen mit der Impuls-Thermografie"(WI 1785/1-1/2) unterstützt.

Literaturverzeichnis

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