F. Weise, B. Maier, K. Ehrig: Analyse der durch Frost- und Frost-Tausalz-Wechsel induzierten Schädigungsprozesse in Beton
deutlich erkennbar, dass ein Korn mit einer Vorschädigung (Ausgangszustand, weiße Pfeile) schadensinitiierend wirkt. So sind nach 18 Frost-Tau-Wechseln nicht nur im betreffenden Korn weitere Risse erkennbar, sondern der ursprünglich im Ausgangszustand vorhandene Riss setzt sich nun im darüber befindlichen Korn fort. Zusätzlich sind aber auch neue Risse in der Mörtelmatrix sichtbar. Die weitere Frost-Tau-Wechsel-Beanspruchung führt einerseits zu einer verstärkten Aufweitung bereits vorhandener Risse sowie andererseits zu einer weiteren Rissfortpflanzung in die Zementsteinmatrix.
CT-Scan
5 mm
Zu den Zwischenmessungen nach 18 und 28 Frost-TauWechseln sei angemerkt, dass für die tomografischen Untersuchungen ohne Unterbrechung des Prüfregimes beim CIF-Verfahren nur ein Zeitfenster von ca. vier Stunden zur Verfügung steht. Diese zeitlichen Restriktionen erforderten eine Anpassung der Messparameter für die Röntgen 3D-CT. Durch die erforderliche Verringerung der Anzahl der Durchstrahlungsprojektionen von 2 400 auf 1 800 und die gleichfalls notwendige Verkürzung der Belichtungszeit von 20 Sekunden auf acht Sekunden reduzierte sich das Signal-Rausch-Verhältnis von 6 auf 4. Durch die zusätzliche Anwendung des 3 × 3-Medianfilters vor der 3D-Rekonstruktion konnte jedoch die Bildqualität bei den Zwischenmessungen so verbessert werden, dass eine Vergleichbarkeit mit den Röntgen 3D-CT-Datensätzen mit langer Messzeit möglich wurde.
3.2
Einsatz der Photogrammetrie bei der CDF-Prüfung
Im Rahmen der BAM-internen Forschung wurde im Labor die Leistungsfähigkeit der Photogrammetrie für die ortsaufgelöste Analyse des Abwitterungsfortschritts auf Betonoberflächen bei Frost-Tausalz-Angriff untersucht. Hierfür wurde ein grenzwertiger Beton (Tab. 2) mit einer geschalten und gesägten Prüffläche einer konventionellen CDF-Prüfung unterzogen. Die Abwitterung wurde dabei vergleichend gravimetrisch und photogrammetrisch nach 10, 18 und 28 Frost-Tausalz-Wechseln ermittelt. Mikroskopie Bild 5
5 mm
Vergleich des Detailbildes A (Bild 4, Röntgen 3D-CT Tomogramm) mit der mikroskopischen Aufnahme des dazugehörigen Anschliffs nach Frost-Tau-Wechsel-Beanspruchung Comparison of the detailed image A (Fig. 4, X-ray 3D-CT tomogram) and microscopic image of the appropriated taken and polised section after freeze thaw attack
pischen Untersuchungen bestätigt (Bild 5). Die vertiefende vergleichende detaillierte Betrachtung der Röntgen 3D-CT Aufnahmen mit den Mikroskopiebildern lässt den Schluss zu, dass mit der verwendeten Messanordnung Risse ab einer Breite von ca. 32 μm röntgentomografisch detektiert werden können. Das Bild 6 zeigt exemplarisch für das Detail A im virtuellen Vertikalschnitt im Bild 4, dass mit der Röntgen 3D-CT auch der zeitliche Verlauf der Rissentwicklung während der CIF-Prüfung visualisiert werden kann. Es ist z. B. 820
Beton- und Stahlbetonbau 107 (2012), Heft 12
Einen visuellen Eindruck von beiden Prüfflächen vor und nach der CDF-Prüfung vermittelt zunächst das Bild 7. Es wird deutlich, dass die geschalte Oberfläche qualitativ eine wesentlich stärkere Abwitterung erfährt. Die photogrammetrisch ermittelte quantitative Entwicklung der Abwitterung beider Prüfflächen ist dem Bild 8 zu entnehmen. So sind hier die Höhenprofile bezogen auf eine im Ausgangszustand generierte Bezugsfläche aufgetragen. Aus Vergleichbarkeitsgründen wurden alle Höhenprofile im gleichen Maßstab farbcodiert erstellt. Zusätzlich ist neben jedem Höhenprofil die Häufigkeitsverteilung der Höhe bzw. der Abwitterungstiefe aufgetragen. Insgesamt kann festgestellt werden, dass mit der Photogrammetrie die Abwitterungstiefen in hoher Qualität zeit- und ortsaufgelöst abgebildet werden. Die erzielten Ergebnisse sind in sich stimmig und reproduzierbar. Sie erlauben erstmals eine volumetrische Quantifizierung der Abwitterung in Abhängigkeit von der Anzahl an Frost-Tausalz-