Impact of Microstructural Changes in Concrete on Coda Waves

Die Zustandsüberwachung von Betonbauwerken ist aus Gründen der Sicherheit und Wirtschaftlichkeit eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe, bei der zunehmend Techniken aus dem Bereich der zerstörungsfreien Prüfung zum Einsatz kommen. Eine vielversprechende Technik im Bereich der Dauerüberwachung von Strukturen aus heterogenen Materialien wie Beton oder Stahlbeton ist die Codawelleninterferometrie, da sie sensitiv gegenüber kleinsten Änderungen im Material ist und daher als Frühwarnsystem für auftretende Schäden in Frage kommt. Die Technik basiert auf dem Vergleich zweier Wellenformen im Ultraschallbereich, aus dem eine Geschwindigkeitsänderung abgeleitet werden kann. Diese ist aufgrund der großen Streuung in heterogenen Medien in spät eintreffenden Wellenpaketen, der sogenannten Coda, besonders gut messbar und auflösbar. Ziel der Studie war es, die Beziehungen zwischen instationären Einflüssen, d. h. durch Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und externe Spannungsänderungen, auf die Geschwindigkeitsänderung von sich in Beton ausbreitenden Codawellen zu untersuchen. Zudem wurden die Langzeitphänomene Schwinden, Kriechen und die Hydratation mittels der Geschwindigkeitsänderung charakterisiert. Die in drei Artikeln veröffentlichten Untersuchungen zeigten, dass Temperatur- und Spannungsänderungen im elastischen Bereich linear mit der Geschwindigkeitsänderung der Coda zusammenhängen. Die Wechselwirkung von Temperatur und Feuchte hingegen führte zu einer nichtlinearen Änderung der Geschwindigkeit der Coda. Außerdem wurde gezeigt, dass die Prozesse Schwinden, Kriechen und Hydratation neben konventionellen Messtechniken auch mit der Codawelleninterferometrie beschreibbar sind.