Messung der Schädigung in ermüdungsbeanspruchtem Beton

In diesem Beitrag wird der Ansatz verfolgt, dass das Empfangssignal eines Ultraschallimpulses im Bereich von 200 bis 800 kHz in einem herkömmlichen selbstverdichtenden Betonprobekörper sowohl ballistische als auch diffuse Anteile aufweist. Daher ist es notwendig, ein verallgemeinertes analytisches Modell auf der Grundlage der Strahlungstransporttheorie anzuwenden, um den Energietransport elastischer Wellen im Beton realistisch zu beschreiben. Zur Lösung dieses Energietransportproblems wurden sowohl ein analytischer Lösungsansatz als auch ein numerisches Modell vorgestellt. Das numerische Modell wurde mit der Monte‐Carlo‐Methode erstellt. Zur Charakterisierung der Wellenstreuung im Beton wurden die Anfangsenergie , die mittlere freie Weglänge und die Absorptionslänge verwendet. Die Ergebnisse an ermüdungsbeanspruchten Probekörpern zeigen, dass der Energietransport über die Versuchsdauer beide Komponenten beibehält, wobei der ballistische Anteil bei der unbeschädigten Probe und der diffuse Anteil bei der stark beschädigten Probe überwiegt. Die Steifigkeitsdegradation während der Ermüdungsversuche wurde anhand bereits bekannter Parameter wie dem statischen und dynamischen E‐Modul sowie den Energietransportparametern , und beschrieben.

This paper assumes that the wave field of an ultrasonic pulse in the 200 to 800 kHz range in a conventional self‐compacting concrete specimen has both ballistic and diffuse components. Therefore, it is necessary to apply a generalized analytical model based on radiative transfer theory to realistically describe the energy transport of elastic waves in concrete. To solve this energy transport problem, both an analytical solution approach and a numerical model have been presented. The numerical model was created using the Monte Carlo method. The initial energy , the mean free path and the absorption length were used to characterize the wave scattering in concrete. The evaluation of a fatigue loaded specimen show that the energy transport has both components over the test duration, with the ballistic component dominating for the undamaged sample and the diffuse component dominating for the severely damaged sample. The stiffness degradation during fatigue tests was described based on well‐known parameters such as the static and dynamic modulus of elasticity and the energy transport parameters , and .