Non-destructive detection of honeycombs in reinforced conrecte structures

• Research unit: FEDRO RBT
• Project number: AGB2018/006

Key words (German)

ZfP, Ultraschall, Kiesnest, Stahlbeton, Bewehrung, POD, GUM

Key words (English)

Nondestructive Testing, NDT, NDE, Honeycombing, Reinforced Concrete, POD, GUM

Short description (German)

Kiesnester können grosse Auswirkungen auf die Tragfähigkeit und Dauerhaftigkeit eines Stahlbetonbauteilen haben. Dies gilt insbesondere für hochbelastete Querschnitte, die oft besonders dicht bewehrt sind. 
Das Forschungsprojekt AGB 2012/016 "Zerstörungsfreie Prüfmethoden (ZfP): Bedürfnisse der Praxis und Stand der Technik" hat ebenfalls gezeigt, dass diese Aufgabenstellung von Schweizer Bauherrn (ASTRA, Tiefbauämter, SBB,...) als sehr wichtig und dringlich angesehen wird.

In Bereichen mit Bewehrung können Kiesnester mittels Ultraschall nicht zielsicher detektiert werden. Die Ursachen hierfür (wie z.B. "Schwächung des Signals", "Mehrfachreflexionen", etc.) sind sehr unterschiedlich und sollen im Rahmen des Projektes ermittelt und ihr jeweiliger Einfluss quantifiziert werden.    
Zu diesem Zweck sollen geeignete Prüfkörper evaluiert und hergestellt werden, um die verschiedenen Einflüsse mittels zerstörungsfreier Prüfmethoden (Ultraschall und/oder Impact-Echo) wiederholbar messen und überprüfen zu können. Die verschiedenen Einflüsse sollen mittels geeigneter Verfahren (z.B. POD) objektiv beurteilt und quantifiziert werden.

Short description (English)

Honeycombs can have a major impact on the load bearing capacity and durability of reinforced concrete structures. This is especially true for highly loaded cross sections, which are often very dense reinforced.
The research project AGB 2012/016 "Non-destructive testing methods (NDT): needs of practice and state of the art" has also shown that this task is considered as very important and urgent by Swiss builders (ASTRA, Civil Engineering, SBB, ...).

In reinforced concrete structures honeycombs can not be detected reliably by means of ultrasound. The reasons for this (such as "attenuation of the signal", "multiple reflections", etc.) are very different. These influences should be determined and quantified in the context of the project.
For this purpose, suitable test specimens should be evaluated and produced in order to be able to repeatably measure and check the various influences by means of nondestructive testing methods (ultrasound and / or impact echo). The various influences are to be objectively assessed and quantified by means of suitable methods (for example POD).

Project aims (German)

Das Ziel der Forschungsarbeit besteht darin, die baupraktischen Randbedingungen von Stahlbetonbauteilen zu ermitteln, unter denen ein Kiesnest bzw. eine Entmischung zerstörungsfrei mittels Ultraschall und / oder Impact-Echo detektiert und beschrieben werden kann. Insbesondere beinhaltet dies die Berücksichtigung der Parameter Kiesnestgrösse, Tiefenlage, Bewehrungsgehalt (Grösse und Abstand der Stäbe). Die messtechnischen Einflussgrössen hinsichtlich der Detektionswahrscheinlichkeit von Kiesnestern sollen an entsprechend zu konzipierenden Betonprüfkörpern untersucht werden. Mit Hilfe von Simulationssoftware soll die Anzahl der Testkörper optimiert werden und die experimentelle Datenbasis durch entsprechende Simulationsergebnisse ergänzt werden. Auf diese Weise soll eine differenzierte Aussage hinsichtlich der Detektierbarkeit von Kiesnestern in der Praxis getroffen werden.

Project aims (English)

The aim of the research project is to determine the constructional boundary conditions of reinforced concrete structures under which a honeycomb respectively a segregation can be detected non-destructively and described by means of ultrasound and / or impact echo. In particular, this includes the consideration of the parameters size, depth, reinforcement content (size and spacing of bars). The metrological variables regarding the probability of detection of honeycombs is to be examined on concrete test specimens to be designed accordingly. Using simulation software the number of test specimens shall be optimized and the experimental data base complemented by simulation results. A differentiated statement regarding the detectability of honeycombs in the field is supposed to be derived.

Berichtsnummer (German)

705