Signatur der Streuung von Radarwellen durch die Heterogenität von Beton

Abstract

Das Radarverfahren ist ein schnelles bildgebendes Verfahren für die Untersuchung der inneren Struktur von Stahlbeton-Bauwerken und wird seit längerem erfolgreich für die zerstörungsfreie Untersuchung von Brückenbauwerken eingesetzt. Für die Rekonstruktion der Lage der Bewehrung reicht die Annahme einer homogenen Materialeigenschaft des Betons meistens aus. Nähere Untersuchungen der empfangenen Streuungen der Radarwellen zeigen, dass neben der starken Streuung der Radarwellen an den metallischen Einbauteilen auch schwache Streuungen existieren. Diese schwachen Streuungen im Beton wurden nun erstmals in dieser Arbeit untersucht und können der Heterogenität des Betons zugeordnet werden. Die schwachen Streuungen entstehen durch den Permittivitätskontrast und die Geometrie der Gesteinskörnung im umgebenden Zementstein des Betons. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die schwachen Streuungen im Beton für unterschiedliche Gesteinskörnungen charakterisiert und der Einfluss des Wellenlängenbereichs der Radarwellen auf die Ergebnisse untersucht. Weiter zeigt die Arbeit, dass die Streuungen an der Gesteinskörnung einen wesentlichen Einfluss auf die maximale Eindringtiefe von Radarwellen in Beton haben.

The radar method is a rapid imaging technique for the study of the internal structure of reinforced concrete structures and has been used successfully since some time for non-destructive analysis of bridge structures. For the reconstruction of the position of the reinforcement, the assumption of homogeneous material properties of concrete is usually sufficient. More detailed investigations of the received scattering of the radar waves show that in addition to the strong scattering of the radar waves at the metallic mounting parts also weak scattering exists. These weak variations of scattering in the concrete were investigated for the first time in this thesis and are assigned to the heterogeneity of the concrete. The weak scattering is caused by the contrast of the permittivities and the geometry of the aggregate of the surrounding concrete cement paste. In this thesis, the weak scattering in concrete was characterized for different aggregates and the influence of the wavelength range of the radar wave on the results was investigated. Further, the thesis shows that the variations in the aggregate have an essential effect on the maximum propagation length of radar waves in concrete.