Impact-Echo (IE) is a nondestructive testing technique for plate like concrete structures. We propose a new sensor concept for air-coupled IE measurements. By using an array of MEMS (micro-electro-mechanical system) microphones, instead of a single receiver, several operational advantages compared to conventional sensing strategies in IE are achieved. The MEMS microphone array sensor is cost effective, less sensitive to undesired effects like acoustic noise and has an optimized sensitivity for signals that need to be extracted for IE data interpretation. The proposed sensing strategy is justified with findings from numerical simulations, showing that the IE resonance in plate like structures causes coherent surface displacements on the specimen under test in an area around the impact location. Therefore, by placing several MEMS microphones on a sensor array board, the IE resonance is easier to be identified in the recorded spectra than with single point microphones or contact type transducers. A comparative measurement between the array sensor, a conventional accelerometer and a measurement microphone clearly shows the suitability of MEMS type microphones and the advantages of using these microphones in an array arrangement for IE. The MEMS microphone array will make air-coupled IE measurements faster and more reliable.

Die Schallemissionsmessung Acoustic Emission (AE) ist ein Messverfahren, welches in der Materialforschung, in der Materialprüfung im Labor und in der Dauerüberwachung im Anlagen‐ und Maschinenbau seit Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt wird. Im Bauwesen stellt die AE noch kein etabliertes bzw. übliches Messverfahren dar, auch wenn die Tauglichkeit des Verfahrens zur Detektion von Schadensereignissen in der Praxis mehrfach bewiesen wurde. In Deutschland unterliegen derzeit mehrere Brücken einer Dauerüberwachung, bei der AE einen wichtigen Baustein darstellt, um Veränderungen des Tragverhaltens bzw. eine zunehmende Schädigung in Form von Spannstahlbrüchen oder Schweißnahtrissen zu erfassen, z. B. [1]. AE zur Detektion von Spannstahlbrüchen empfiehlt sich bei Bauwerken mit spannungsrisskorrosionsempfindlichen Spannstählen, anderweitig korrosions‐ bzw. rissgefährdeten Spannstählen oder auch bei Neubauten, bei denen die Anforderungen an Bauwerksprüfungen nach DIN 1076 oder RIL 804 nicht eingehalten werden können. In diesem Beitrag werden Beispiele für AE‐Monitoring zur Spannstahlbruchdetektion an verschiedenen Bauwerken vorgestellt. Ferner werden Ergebnisse zu gezielt herbeigeführten Spannstahlbrüchen und Schlagbeanspruchung an Bauwerken und an Testkörpern dargestellt, ergänzt um zwei numerische Simulationen der Wellenausbreitung.

Bei der 1950 in Ulm über die Donau errichteten Gänstorbrücke handelt es sich um eine der ältesten Spannbetonbrücken in Deutschland. Bereits bei Untersuchungen in den 1980er Jahren zeigte sich, dass Spanngliedhüllrohre unvollständig verpresst wurden, der Spannstahl Korrosionserscheinungen aufweist und lokal Chlorideintragungen in den Beton stattgefunden haben. Im Jahr 2018 wurden bei umfangreichen Bauwerksuntersuchungen erhebliche standsicherheitsrelevante Korrosionsschäden an Spanngliedern vorgefunden. Da eine vollumfängliche Zustandsprüfung aufgrund der großen Anzahl an Spanngliedern nicht mit vertretbarem Aufwand möglich ist und nicht ausgeschlossen werden kann, dass sich der Bauwerkszustand bis zur Realisierung eines Ersatzneubaus weiter verschlechtert, wurde ein Monitoringsystem installiert. Zur Kalibrierung des Messsystems und zur Festlegung von Warn‐ und Alarmwerten wurde eine Probebelastung mit definierten Verkehrslasten durchgeführt. Die Vorgehensweise bei den Untersuchungen, die Konzeptionierung der Probebelastung und des Monitoringsystems sowie wesentliche Ergebnisse werden im Rahmen des vorliegenden Beitrags vorgestellt.

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The remaining useful life of concrete highway pavements is adversely affected by horizontal cracks or delaminations occurring within the pavement. This damage is not visible from the surface but poses an extreme danger to traffic if a spontaneous and massive expansion of these defects occurs due to variations in temperature. To prevent serious traffic restrictions or even accidents, a method to efficiently and quickly locate and evaluate defects is required so repairs can be planned and completed in a timely manner. The air-coupled impact-echo scanner presented in this paper was developed at the Technical University of Munich. This new scanner fulfills the major challenges for a non-destructive pavement testing system to be able to examine long stretches of pavements with a high acquisition speed and high detection probability. An optimized sensing concept in combination with a multiple excitation strategy was developed to minimize signal to noise ratio. The test equipment was tested and proven for routine use on highway pavements.