Überwachung der zeitabhängigen Entwicklung des Abplatzverhaltens von Beton unter Brandeinwirkung

Zur Analyse des Verhaltens von Beton unter Brandeinwirkung werden in der Regel experimentelle Methoden angewandt [1]. Diese Vorgehensweise ist allerdings kostspielig und sehr zeitaufwendig. Deshalb ist es wichtig, bei den Versuchen so viele verwertbare Daten wie möglich zu gewinnen. Die meisten Standardversuche ermöglichen derzeit lediglich den Vergleich zwischen dem Zustand des Betons vor und nach den Experimenten [1]. Daraus lassen sich leider keine Informationen über die zeitabhängige Entwicklung des Schädigungsprozesses ableiten. Gerade diese Informationen sind jedoch notwendig, wenn der Mechanismus der dynamischen Betonschädigung in Gänze nachvollzogen werden soll, um daraus entsprechende materialtechnologische Optimierungen wie auch Versuchsrandbedingungen ableiten zu können. Dafür werden Messsysteme benötigt, mit deren Hilfe sich der gesamte Einwirkungsvorgang und dessen Folgen überwachen und erfassen lassen. Solche Systeme können begleitend zur Temperaturüberwachung, zur Sichtprüfung und tachymetrischen Bestimmung der Abplatztiefe sowie zur Wägung des Probekörpers vor und nach den Versuchen eingesetzt werden. Für diesen Zweck kommen volumenorientierte zerstörungsfreie Prüfverfahren infrage, wie Ultraschall oder Impakt-Echo. Als besonders geeignet hat sich die Schallemissionsanalyse erwiesen. Dieses Verfahren ermöglicht die Überwachung der Schädigungsprozesse im gesamten Probekörper und über die gesamte Versuchsdauer. In diesem Beitrag werden die Ergebnisse von experimentellen Untersuchungen im Rahmen von DFG- und BMWi-geförderten Forschungsvorhaben vorgestellt, bei denen solche Messsysteme erfolgreich verwendet wurden. Dabei konnte die grundsätzliche Anwendbarkeit und Zweckmäßigkeit verschiedener Messsysteme zur Überwachung der zeitabhängigen Entwicklung der Betonschädigung unter Brandeinwirkung eindeutig nachgewiesen werden.

Detection of the time-dependant development of concrete spalling under fire exposure
In order to analyze the behaviour of concrete under fire exposure experimental investigations are used [1]. This practice is expensive and very time-consuming. So, it is essential to get as most suitable information out of such experiments as possible. At the present, most standard experiments are only capable of comparing a condition of concrete before and after the experiments [1]. Unfortunately, information of the time-dependent development of the damaging process cannot be resolved. In order to fully understand the mechanism of dynamic concrete damage under fire exposure, this information is crucial. Therefore, it is necessary to develop measurement systems which are able to monitor and detect the entire exposure process and its consequences. These systems should be applied additionally to the temperature monitoring, the visual inspection and a weighting of the specimen before and after the experiments. For this purpose volume-orientated non-destructive testing methods are considered. It is possible to use ultrasonic systems or impact-echo methods, but the most suitable are acoustic emission techniques. With this method it is possible to monitor damage processes of the complete specimen volume and during the whole time of the experiments. The paper will present results of experimental investigations where such systems have been successfully applied to test the feasibility, practicability and the usefulness of different measurement systems to verify the time-dependent development of concrete spalling under fire exposure.