Der Grad der Korrosion von Metallbewehrungen ist ein großes Problem bei Brückendecks und ähnlichen Betonkonstruktionen. Da das Vorhandensein von Salzwasser und Korrosionsnebenprodukten zu einer starken Dämpfung der GPR-Signale führt, ist die Messung und Kartierung der Schwankungen der GPR-Signaldämpfung zu einer anerkannten Praxis zur Beurteilung des Zustands von Betonkonstruktionen geworden.
Challenges
Eine örtliche Gemeinde wollte wissen, ob eine ihrer in die Jahre gekommenen Brücken einer Wartung des Brückendecks bedarf. Die Gemeinde verfügte über ein begrenztes Budget und suchte nach einem Gutachten, um Wartungs- und Reparaturarbeiten zu planen. Um zu entscheiden, wo Kernproben entnommen werden sollen, wurde eine GPR-Umfrage durchgeführt.
Lösung
GPR-Daten wurden auf den 6 Fahrspuren einer 90 Meter langen Brücke mit einem Noggin® 1000 GPR in einer von einem SmartChariot-Fahrzeug gezogenen Konfiguration erfasst. Auf jeder Fahrspur wurden drei Linien gesammelt: im linken Radweg, im rechten Radweg und in der Mitte der Fahrspur. Dadurch wurden 18 Linien mit insgesamt etwa 1620 Metern GPR-Daten auf der Brücke versorgt. Ein Multi-Kugel-Kupplungssystem am Zugfahrzeug ermöglichte das Abschleppen des SmartChariot in der Mitte der Fahrspur oder im linken oder rechten Radweg; Dadurch fuhr das Zugfahrzeug stets sicher in der Fahrbahnmitte.
GPR-Datenerfassung
Der SmartChariot-Kilometerzähler löste alle 3 Zentimeter (ca. 1.25 Zoll) eine Datenerfassung für insgesamt etwa 54,000 einzigartige Abtastpunkte auf dem Brückendeck aus. An das GPR-System wurde ein GPS angeschlossen, wodurch alle Daten genau georeferenziert werden konnten. Die Positionen der Vermessungslinien werden im Google Earth™-Bild angezeigt. Die Datenerfassung dauerte weniger als 1 Stunde.
Der Einsatz von GPR für die Beurteilung des Brückendecks bedeutete, dass weniger Zeit und weniger Bohrkerne für die Analyse des Brückenzustands erforderlich waren. So kann die Gemeinde Zeit und Geld sparen und gleichzeitig Reparatur- und Wartungsarbeiten priorisieren.
Nach der Datenerfassung wurden die Daten vom Datenlogger auf einen PC übertragen und die EKKO_Project™-Software zur Verarbeitung der Brückendeckdaten verwendet. Insbesondere wurde das Interpretationsmodul verwendet, um die Bewehrungsantworten auszuwählen; Insgesamt wurden 5480 Interpretationen (oder Picks) vorgenommen.
Die Daten zeigen, dass der Bewehrungsabstand auf dem Brückendeck 25 Zentimeter (ungefähr 10 Zoll) beträgt. Mithilfe des EKKO_Project-Interpretationsmoduls wurden die hyperbolischen Reaktionen des Bewehrungsstabs ausgewählt – die Smart Point-Funktion wurde verwendet, um die beste Position jedes Bewehrungsstabs (blaue Punkte) auszuwählen.
Das Brückendeck-Zustandsberichtsmodul
Das Modul „Bridge Deck Condition Report“ verarbeitete die ausgewählten Bewehrungsamplitudenwerte und erstellte Signaldämpfungskartenbilder. Die Berichtssoftware „Bridge Deck Condition“ generiert zwei Arten von Antwortamplitudenausgaben:
- Rohamplitude GPR-Signalstärke in Millivolt (mV)
- eine normalisierte Anzeige in Dezibel (dB)
Die in Dezibel (db) angezeigten normalisierten Daten werden oft als Deterioration-Index-Karte bezeichnet und nutzen eine erweiterte Version der im ASTM-Standard 6087 beschriebenen Verarbeitung für die Verwendung von GPR zur Bewertung von asphaltierten Brückendecks.
In der Karte unten weisen rote Bereiche eine niedrige Amplitude auf, was auf mögliche Korrosion durch Salzinfiltration hinweist.
Die ausgewählten Bewehrungsdaten lieferten den Brückeningenieuren auch nützliche Statistiken, einschließlich der minimalen, maximalen und durchschnittlichen Amplitude, der Bewehrungstiefe und des Bewehrungsstababstands.
Alle Informationen wurden als Brückendeck-Zustandsbericht im PDF-Format präsentiert.
Ergebnisse
Basierend auf den Erkenntnissen plante die Gemeinde, einen der Bereiche der Brücke mit der höchsten Dämpfung der GPR-Signale zu entkernen; Dies deutet darauf hin, dass der Beton in diesem Bereich im schlechtesten Zustand war. Durch die Korrelation der Bohrergebnisse mit den GPR-Ergebnissen konnten sie den tatsächlichen Zustand von Asphalt, Beton und Bewehrungsstahl beurteilen und entscheiden, ob eine Wartung des Brückendecks erforderlich war.
Der Einsatz von GPR für die Beurteilung des Brückendecks bedeutete, dass weniger Zeit und weniger Bohrkerne für die Analyse des Brückenzustands benötigt wurden. Darüber hinaus ermöglichte GPR eine kontinuierliche Abdeckung des gescannten Bereichs, wohingegen bei alleiniger Entkernung keine anomalen Bereiche zwischen den Kernen sichtbar werden. Dadurch konnte die Gemeinde Zeit und Geld sparen und gleichzeitig Reparatur- und Wartungsarbeiten priorisieren.
