Korrosionsmonitoring und Bruchortung in Spannbetonbauwerken – Möglichkeiten und Grenzen

Abstract

Korrosive Einflüsse können die dauerhafte Funktionsfähigkeit der Spannglieder in Spannbetontragwerken beeinträchtigen und zum katastrophalen Bauteilversagen führen. Die Aufgabe der Zustandserfassung bei vorgespannten Bauteilen ist daher, vorhandene Defekte und Schäden der Spannglieder, wie z. B. Verpressfehler, Korrosion und Spanndrahtbrüche, rechtzeitig und zuverlässig zu detektieren. Für die objektive Früherkennung von Korrosionsschäden an Spanngliedern ist die Bauwerksüberwachung (Monitoring) auf der Grundlage von zerstörungsfreien Prüf‐ und Messtechniken prädestiniert. In diesem Beitrag werden zunächst die Ursachen der Spanngliedkorrosion im Spannbetonbrückenbau benannt sowie Vorteile und Strategie eines Korrosionsmonitorings dargelegt. Anschließend wird der Stand der Forschung und Technik zur zerstörungsfreien Erfassung des Korrosionszustands und von Brüchen an Brückenspanngliedern mit deren Möglichkeiten und Grenzen diskutiert. In diesem Zusammenhang werden auch einige von den Verfassern im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB)477 “Bauwerksüberwachung” am iBMB entwickelte innovative Sensoren und Messverfahren vorgestellt.

Challenges for Embedding RFID Sensors in Reinforced Concrete for Low‐effort Structural Health Monitoring

“…Incipient corrosion is detected here by a network of resistors. The measurement approach is based on the sensors for corrosion detection presented in [13] and [14]. Overall, a prototypical RFID sensor system was designed, consisting of an RFID base board with connected temperature and corrosion sensors (sensors A and B in Figure 6).…”

Korrosionsmonitoring von Stahlbetonbauwerken als Element des Lebensdauermanagements

“…Für Spannbetonbauwerke kann für den Bruchzustand der Spannstähle zusätz-lich eine dritte, finale Korrosions-bzw. Monitoringstufe definiert werden [19]. Mittels Korrosionsstellvertreter-oder Parametersensorik kann entsprechend Bild 2 die Entstehung der Korrosionsvoraussetzungen im Bereich der Bewehrungsüberde-ckung (1.…”

Magnetoelastische Spannkraftmessung in Bauwerken

“…Durch die Querschnittsreduktion entsteht an der Korrosionsstelle in Spannstahllängsrichtung ein lokaler Spannungsgradient, der z. B. bei externen Spanngliedern und Seilen durch "Abfahren" magnetoelastisch detektiert werden kann [1]. Neben dem tragenden Stahlquerschnitt ändern sich an der Fehlstelle auch die mittels Spulensensor messbaren magnetischen Eigenschaften.…”

“…Skineffekts die Eindringtiefe des Magnetfelds im Spannstahl [21]. Defekte an der Oberfläche werden hierdurch leichter erkannt [1]. In den Versuchen vergrößerte sich z.…”

“…Entscheidend für die Tragsicherheit und Zuverlässigkeit der vorgespannten Konstruktionen, wie Spannbetonbrü-cken, vorgespannte Betonkonstruktionen und rückveran-kerte Systeme, ist die Sicherstellung der dauerhaften Funktionsfähigkeit der hochbeanspruchten, sensiblen Spannglieder. Ausschlaggebend für die Sicherheitsbeurteilung ist dabei neben dem Spanngliedzustand insbesondere die Kenntnis der tatsächlich vorhandenen Vorspannkraft in den Spannelementen [1] Eine Spannkraftermittlung kann auch auf der Grundlage von statischen Durchhangs-bzw. Auslenkungsmessungen erfolgen, wobei die Spannkraft aus der Auslenkung einer definiert aufgebrachten Einzellast berechnet wird [8].…”