Zuverlässigkeit und Genauigkeit von Georadar-Ergebnissen auf Betonbrücken

• Forschungsstelle: ASTRA SBT
• Projektnummer: AGB2000/553
• Projekttitel Englisch: Reliability and accuracy of radar results on concrete bridges

Schlüsselwörter (Deutsch)

Brücken, Belagsdicke, Belagsschäden, Armierungstiefe, Betonschäden, Georadar

Schlüsselwörter (Englisch)

bridges, pavement thickness, pavement damage, depth of re-bar, damage of concrete, ground penetrating radar

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Sachlage:
- Die EMPA hat mit der mobilen Georadar-Anlage bereits zahlreiche Brücken untersucht. Dabei stand meist die Erfassung der Belagsdicke und der Tiefe der obersten Armierungslage im Vordergrund. Die meisten dieser Untersuchungen konnten eindeutig als Erfolg gewertet werden, allerdings beschränkte sich die Erfolgskontrolle auf einen Vergleich zwischen Radarergebnissen und einzelnen Sondierungen.

- Derzeit werden in der Schweiz zahlreiche Brücken abgebrochen und im Rahmen des Projektes ZEBRA (Zustandserfassung von Brücken bei deren Abbruch) systematisch auf ihren Zustand untersucht. Einige Brücken werden beim Abbruch in Teile zersägt, welche anschliessend eingelagert werden.

- Würde vor dem Abbruch entlang der vorgesehenen Schnittlinien eine Radaruntersuchung durchgeführt und ausgewertet, böte dies die seltene Gelegenheit zu einem eins zu eins Vergleich zwischen Radarergebnissen und der Realität.

Vorgesehene Arbeiten:
- Vor Abbruch: Auswahl von 6 geeigneten Objekten, Radarmessungen mit der mobilen Georadar-Anlage der EMPA entlang vorgesehener Schnittlinien, Durchführung von 1-4 Sondierungen pro Objekt durch Drittfirma zur Unterstützung der Radarauswertung, Auswertung der Radarmessung, Offenlegung der Ergebnisse.

- Nach Abbruch: Überprüfung der Radarergebnisse entlang der Schnittlinien, quantitative Analyse der Übereinstimmung zwischen Radarergebnissen und Realität.

Nutzen:
Durch dieses Forschungsprojekt wird folgendes erreicht:
- Die bei Radaruntersuchungen von Brücken erreichbare Genauigkeit für Standardanwendungen wird ermittelt und in nachvollziehbarer Art und Weise dokumentiert.

- Die Eignung des Verfahrens für Anwendungen, bzgl. derer bisher wenige oder gar keine Erfahrungen bestehen, wird ermittelt.

- Allfällige Risikofaktoren bei Messung und Auswertung werden erkannt und eliminiert.

- Möglichkeiten und Grenzen des Verfahrens sind in allgemein verständlicher Art und Weise dokumentiert und stehen dem Brückeningenieuren sowie dem ASTRA zur Verfügung.

Projektziele (Deutsch)

Überprüfung der Aussagekraft und Genauigkeit von Radarergebnissen durch einen eins zu eins Vergleich mit Abbruchprojekten

Projektziele (Englisch)

Evaluation of the accuracy and benefits of radar results by a one-to-one comparison with reality

Forschungsplan (Deutsch)

Das Programm dieses Projektes richtet sich naturgemäss stark nach den Abbruchterminen. Dennoch können einige Eckpunkte bereits festgelegt werden:

Schlussbericht bis spätestens Ende 2004, falls sinnvoll können Teile schon vorher in geeigneten Fachzeitschriften veröffentlicht werden

Radarmessung möglichst kurz, d.h. höchstens einige Wochen vor Abbruch, um sicherzustellen, dass keine wesentlichen Veränderungen mehr stattfinden

Sondierungen möglichst unmittelbar vor Abbruch, weil dann nichts mehr instandgesetzt werden müsste

Auswertung der Radardaten und Offenlegung der Ergebnisse vor Inspektion der Brückenteile

Inspektion der Brückenteile, photographische Aufnahme, und quantitative Analyse der Aussagekraft und der Genauigkeit der Radarergebnisse möglichst vor Untersuchung von weiteren Brücken, um allfällige Erfahrungen und Ergebnisse berücksichtigen zu können

Zielerreichung (Deutsch)

Die Ziele der Forschungsarbeit wurden erreicht. Der Forschungsbericht wurde von der Begleitkommission D gutgeheissen und zur Veröffentlichung freigegeben.

Abstract (Deutsch)

Im Forschungsprojekt wurde die Genauigkeit und Zuverlässigkeit von Radarergebnissen auf Brücken wie folgt ermittelt:

Die Belagsdicke konnte auf 95% der untersuchten Strecke bestimmt werden. Die mittlere Abweichung zwischen Radarergebnis und der Realität betrug 9mm. Die Frage, wie gut das Verfahren Schäden im Asphaltbelag detektieren kann, konnte im Rahmen diese Forschungsprojektes nicht abschliessend beantwortet werden.

Die Eisenüberdeckung der obersten Bewehrungslage konnte auf 77% der untersuchten Strecke bestimmt werden. Die mittlere Abweichung zwischen Radarergebnis und der Realität betrug 10mm. Über weite Strecken konnte zusätzlich die Maschenweite der obersten Bewehrungslage bestimmt werden.

Die Position von Vorspannkabeln in der Brückenplatte konnte mit einer manuellen Radaruntersuchung mit einer Genauigkeit von besser als 50mm bestimmt werden. Der Anteil gefundener Kabel ist abhängig vom investierten Zeitaufwand und vom untersuchten Objekt.

Eine Pilotuntersuchung legte die Schlussfolgerung nahe, dass auch Zonen mit erhöhtem Chloridgehalt im Beton mittels Georadar lokalisiert werden können. Hier sind noch weitere
Abklärungen sinnvoll.

Im Laborversuch wurde das Innere eines Betonträgers dreidimensional und detailliert abgebildet.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die Umsetzung in die Praxis stellt mit der Erstellung einer Wegleitung für das ASTRA und für Brückeningenieure einen integralen Bestandteil des beantragten Projektes dar. Durch diese Wegleitung werden quantitativ abgesicherte Grundlagen über die Wirksamkeit von Georadar-Untersuchungen auf Brücken zur Verfügung gestellt.

Arbeitsvorgang/Stand der Arbeiten (Deutsch)

Die Arbeiten an der ersten von insgesamt 6 Brücken sind abgeschlossen. Derzeit werden weitere Untersuchungsobjekte evaluiert.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

realisiert: J. Hugenschmidt: A one-to-one comparison between radar results and reality on a concrete bridge, Proc. 9th International Conference in Ground Penetrating Radar, April 29-May 2, 2002, Santa Barbara, California, USA; J. Hugenschmidt: Accuracy and reliability of radar results on bridge decks, Proc. 10th International Conference on Ground Penetrating Radar, June 21-24 2004, Delft/NL; geplant: Publikation in einer wissenschaftlichen Zeitschrift

Berichtsnummer (Deutsch)

582