Spanndrahtbruchortung

Die Spanndrahtbruchortung, auch Spannstahlbruchortung oder Magnetfeldmessung (Streufeldmessung), ist eine zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen. Zur Ortung der Risse wird das Spannglied (siehe Spannbeton) magnetisiert und das magnetische Streufeld des Spanngliedes an der Betonoberfläche gemessen.

Durch Tausalze zerstörter Spanndraht einer Brückenplatte

Messsystem zur Ortung von Spanndrahtbrüchen in Spannbetonbindern

Mobiles Messsystem zur Ortung von Spanndrahtbrüchen in Querspanngliedern

Problembeschreibung

In Spannbetonbauwerken bilden einbetonierte Spannstähle die Haupttragglieder. Diese können durch äußere Einwirkung oder infolge von Ermüdungskorrosion oder Spannungsrisskorrosion reißen. Häufig sind Spannglieder von Brückenbauwerken betroffen, da Tausalze in den Beton und bei unzureichender Abdichtung bis zum Spannstahl eindringen können. Das gilt auch für Dachbinder von Hallen, wenn aufgrund nicht ausreichender Betonqualität oder Schädigungen des Betons Feuchtigkeit und möglicherweise Chloride bis zu den Spanngliedern vordringen können. Eine Gefährdung von Spanndrähten ging auch von Spannbetonfertigteilen aus Tonerdezement aus. Die Verwendung von Tonerdezement für Spannbeton wurde 1961 in Deutschland verboten. Allerdings sind die bis dahin gefertigten Bauteile in Hallendächern, Wohngebäuden und Ställen größtenteils noch vorhanden.

Die Risse in den Spanngliedern von Spannbetonbauteilen sollten zur Ermittlung der noch lastübertragenden Spannstähle ermittelt werden. Aus diesen Erkenntnissen heraus kann ein Tragwerksplaner die Resttragfähigkeit eines Bauteils abschätzen. Da Spanndrahtbrüche von außen nicht sichtbar sind, ist ein nur lokal begrenztes Öffnen des Betons und die visuelle Überprüfung des Spannstahls oder die lokale Magnetpulverprüfung nicht ausreichend.

Verfahren

Ein magnetisiertes Spannglied ist vergleichbar mit einem Stabmagneten. An Bruchstellen einzelner Spanndrähte bilden sich Nord- und Südpol. Das hervorgerufene Streufeld ist an der Betonoberfläche messbar (Streufeldmessung). Die Stärke dieses signifikanten Signals gibt Auskunft über die Querschnittsschwächung des Spannglieds. Die wichtigsten Einflussparameter sind:

• Die Betondeckung
• Die Anordnung der Stahlbetonbewehrung und anderer stählerner Ein- und Anbauten.

Durchführung

Die Überprüfung von Spannbetonbauteilen auf Spanndrahtbrüche wird in folgenden Schritten durchgeführt:

• Lokalisieren des Spanngliedverlaufs (z. B. mittels Georadar)
• Montage eines geeigneten Führungssystems für die Magneten und die Messsonden entsprechend dem Spanngliedverlauf
• Magnetisierung der Spannstähle
• Messung des Magnetfelds der remanent magnetisierten Spanndrähte
• Signalverarbeitung
• Interpretation der Messdaten

Literatur

• Bernd Hillemeier: Das Erkennen von Spanndrahtbrüchen an einbetonierten Spannstählen. Vorträge Betontag, Deutscher Beton-Verein e. V, Wiesbaden, 1993.
• Bernd Hillemeier: Assessment of Structural Stability of Prestressed Concrete by Non-Destructive Detection of Steel Fractures. Proceedings Vol. 1 of the International Symposium Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE), Deutsche Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung e. V., S. 23–29, 1995.
• Horst Scheel: Bauwerkeinsatz des Remanenzmagnetismus-Verfahrens: Spanndrahtbruchortung in Spanngliedern einer Fahrbahnplatte der Autobahnbrücke bei Michelsrombach. Berichtsband DGZfP Bauwerksdiagnose 1999.
• Andrei Walther: Fast NDT Localisation of Prestressing Steel Fractures in P-T Concrete Bridges. Structural Faults and Repairs, Edinburgh 2008
• Andrei Walther: Ortung von Brüchen der Spannbewehrung in Spannbetonbauteilen - schnell, innovativ und in hoher Qualität -. Fachtagung Moderne Bauwerksprüfung -Technische und rechtliche Aspekte, Bundesanstalt für Straßenwesen, Bergisch Gladbach 2010; DGZfP Berichtsband BB 123-CD.

Weblinks

• Spannstahlbruchortung - KIWA GmbH
• Magnetische Streufeldmessung - Zerstörungsfreie Ortung von Brüchen in der Spannbewehrung (PDF; 4,59 MB)
• Schnelle zerstörungsfreie Ortung von Spannstahlrissen in Querspanngliedern von Spannbetonbrücken (PDF; 615 kB)
• SQUID System for Magnetic Inspection of Prestressed Tendons on Concrete Bridges
• Detection of Fractures, Cracks and Corrosion Spots at the Reinforcement of Prestressed Concrete Structures (PDF; 5,18 MB)
• Schnelle und großflächige Bauzustandserfassung an Spannbetonbrücken, Estrichen und Deckensystemen (PDF; 1,19 MB)
• Condition Assessment of a 45-year old prestressed concrete bridge using NDT and verification of the results (pdf; 1 MB)