Schäden an Bauteilen analysieren: Diagnose mit Röntgenmethode
Mit der Computertomographie erschliesst die Technische Universität Kaiserslautern der Schadensdiagnostik im Bauingenieurwesen neue Forschungsfelder. Geröngt werden können künftig mit der im Bau befindlichen Anlage grossformatige Prüfkörper. Bisher gelang dies lediglich bei sehr kleinen Bauteilen.
Quelle: Wikimedia Commons - daveynin
Bisher diente der Computertomograph der medizinischen Diagnostik. Nun sollen die Geräte für die Analyse von Bauteile aus Beton eingesetzt werden. Mit einer für diese Zwecke neu gebauten Anlage werden ab nächstem Jahr grossformatige Prüfköper geröngt.
Normenwerke bilden die Basis für sichere Bauten aus Beton, der für vielfältige Anwendungen unverzichtbar ist, seien dies Tragstrukturen von Gebäuden oder der Brückenbau. Neben Erfahrungswerten führen auch Belastungstests zu neuen Erkenntnissen über das statische Verhalten Bauteilen aus Beton. Um mögliche Schäden analysieren zu können, werden dabei Bauteile extremen Zug- und Drucklasten ausgesetzt und mitunter zerstört.
Zerstörungsfreie Analyse
Bei bestehenden Bauten braucht es andere Methoden, um sich ein Schadensbild verschaffen zu können. Dabei besteht das Problem, dass Risse in Betonbauteilen lange unentdeckt bleiben und als Folge einer Überbelastung grössere Schäden nach sich ziehen können. Die Technische Universität Kaiserslautern (TUK) setzt deshalb die Computertomographie ein, um grössere Bauteile aus Beton zu durchleuchten. Mit der Anlage lassen sich wie bei der medizinischen Diagnostik zerstörungsfrei Schnittbilder von Objekten erstellen. Die Bilder werden zu dreidimensionalen Darstellungen zusammengesetzt, was die Analyse von innenliegenden Strukturen mit einer hohen Detailtiefe ermöglicht.
Schäden in Betonteilen früh erkennen
Mittels der CT-Technik durchleuchten wollen die TUK-Wissenschaftlerinnen in erster Linie Stahlbeton beziehungsweise bewehrten Beton. Beim Stahlbeton nehmen innenliegende Bewehrungsstäbe die Zugkräfte auf, die Beton nicht schadensfrei aushalten kann, wie das Forscherteam in einer Mitteilung schreibt. Im Bauteil bilden sich unter Belastung Risse, die das Tragverhalten und letztlich auch die Tragfähigkeit beeinflussen. Ziel ist es, die Rissbildung bereits in einem frühen Stadium sichtbar zu machen. Dann lassen sich Rückschlüsse ziehen auf mögliche Ursachen, um rechtzeitig Massnahmen zur Schadensbegrenzung einleiten zu können.
Quelle: zvg
Die Strahlenschutzhalle besteht teilweise aus zwei Meter dicken Mauern. Die Bauteile können direkt in die Halle geliefert werden.
Sechs Meter lange Teile röntgen
Kleinste Risse mit einem Durchmesser von 0,1 Millimeter soll die Anlage nachweisen können. Dabei kann das Grossgerät praxisnah sowohl statische als auch dynamische Lasten auf die Bauteile wirken lassen, wie die TUK schreibt. Bisher konnten mittels CT-Technik lediglich Betonproben mit Abmessungen von wenigen Zentimetern zerstörungsfrei untersucht werden. Dabei war es jedoch fraglich, ob sich die Ergebnisse überhaupt auf Bauteile in realer Grösse übertragen lassen. Bis zu sechs Meter lange Betonteile mit einem Durchmesser von 30 Zentimetern können analysiert werden.
Wegweisende Grundlagenforschung
Für das neue Anwendungsfeld der Computertomographie muss auch ein Spezialgebäude erstellt werden. Die Strahlenschutzhalle mit einem fast quadratischen Grundriss von 12,3 mal 12,0 Meter und einer lichten Höhe von neun Metern ist sozusagen eine Massanfertigung für das Grossgerät. Stellenweise besteht die Strahlenschutzhalle, deren Fertigstellung samt Nebengebäuden für nächsten Herbst vorgesehen ist, aus zwei Meter dicken Wänden aus Stahlbeton oder besonders dichtem Schwerbeton. Für die Errichtung des Spezialgebäudes wird mit Kosten von über sieben Millionen Euro gerechnet. Den Betrieb aufnehmen wird die CT-Anlage im nächsten Jahr.
Die «Baustelle der Zukunft» ist eines der Forschungsfelder der TU Kaiserslautern, auch nachhaltiges Bauen wurde als wichtiges Zukunftsthema ins Auge gefasst. Die neue Computertomographie-Anlage biete dem Bauingenieurwesen neue Möglichkeiten der Grundlagenforschung und der Schadensdiagnostik, wie die TU Kaiserslautern schreibt. (mgt/sts)
