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Durch die Einbeziehung von gemessenen Daten bei der Bewertung von bestehenden Bauwerken konnen Unsicherheiten bei der Beurteilung des Tragverhaltens reduziert werden, ohne das normative Zuverlassigkeitsniveau einzuschranken. Informationen sind die wesentliche Grundlage fur die Analyse der Zuverlassigkeit von Tragwerken. Umso wichtiger ist die Kenntnis uber die Prazision und die Richtigkeit der verwendeten Informationen. Aus messtechnischer Sicht kann ein Messwert, dem keine Messunsicherheit beigeordnet wurde, als wertlos erachtet werden. Liegt ein vollstandig dokumentiertes Messergebnis vor, so ist die Qualitat der gemessenen Information bekannt und deren Vergleichbarkeit gewahrleistet. In diesem Beitrag wird am Beispiel einer Spannbetonbrucke und zweier Grenzzustande gezeigt, wie Messergebnisse aus der zerstorungsfreien Prufung in probabilistische Nachweise von Bestandsbauwerken einfliesen konnen und welche Auswirkungen die Implementierung von gemessenen Daten bei der Bewertung von Bestandsbauwerken haben kann.

Gegenuber dem Neubauentwurf konnen bei der Bewertung von bestehender Bausubstanz Sicherheitsreserven genutzt werden, da Unsicherheiten, die beim Bau auftreten konnen, besser bekannt oder nicht mehr vorhanden sind. Konnen solche Unsicherheiten genauer bewertet werden, z. B. durch die Feststellung der genauen Lage der Spannglieder bei einer Spannbetonbrucke, so konnen Sicherheitsbeiwerte reduziert werden, ohne dass es dabei zu Auswirkungen auf das normativ festgelegte Zuverlassigkeitsniveau kommt. Mittlerweile sind Prufmethoden an Bauwerken wirtschaftlich einsetzbar und auch so leistungsfahig, dass die fur die Tragfahigkeit und Gebrauchstauglichkeit wesentlichen Parameter identifiziert werden konnen. Ein wesentlicher Punkt ist hierbei die Integration derartiger Messergebnisse in Rechenmodelle, die fur die Nachrechnung des Bauwerks verwendet werden. Dies konnen sowohl semiprobabilistische Rechenmodelle als auch vollprobabilistische Modelle sein. Bei semiprobabilistischen Methoden konnen aus den Messergebnissen Teilsicherheitsbeiwerte berechnet und abgeleitet werden, die dann in den bekannten Nachweisformaten gemas den Eurocodes und der Nachrechnungsrichtlinie berucksichtigt werden. Bei vollprobabilistischen Nachweisen konnen die Messdaten in Form von Verteilungsdichtefunktionen mit gemessenen Variationskoeffizienten direkt in das Rechenmodell eingehen. In einer dreiteiligen Aufsatzreihe werden die Messverfahren und die Nutzung der Ergebnisse bei der Nachrechnung vorgestellt. Der vorliegende Teil 1 zeigt die Moglichkeiten des Einsatzes von zerstorungsfreien Prufverfahren und bewertet deren Leistungsfahigkeit. Messen heist wissen. Dieses Wissen spiegelt die Realitat wider und soll den Tragwerksplaner bei der Entscheidungsfindung uber die Sicherheit und Zuverlassigkeit von Bestandsbauwerken unterstutzen.

Dieses erste Memorandum zur Lehre und Forschung an deutschsprachigen Hochschulen auf dem Gebiet der zerstorungsfreien Prufung im Bauwesen gibt einen Uberblick hinsichtlich der akademischen Ausbildung und zeigt mogliche Schwerpunkte vor allem in der Lehre auf. Diese Schwerpunkte berucksichtigen auch aktuelle Entwicklungen und Themen auf dem Gebiet der Forschung. Es werden Anregungen zur Entwicklung bzw. Weiterentwicklung der Lehr-Curricula im Hinblick auf eine umfassende und solide fachliche Ausbildung der Studierenden des Bauwesens und angrenzender Fachrichtungen gegeben. Inhaltlich und formal lehnt sich der Beitrag an dem Memorandum der Hochschullehrer im Fachgebiet „Werkstoffe im Bauwesen“ (Breit et al., 2012) an und beruht auf einer Initiative des Unterausschusses Ausbildung – Arbeitsgruppe Ausbildung in der Hochschule – des Fachausschusses ZfP im Bauwesen der Deutschen Gesellschaft fur zerstorungsfreie Prufung (DGZfP). Die Hauptredaktion wurde ubernommen von Prof. Christian U. Grosse (TU Munchen) und Prof. Ralf W. Arndt (FH Erfurt).

There is a continuing need for reassessments of existing bridges. The validity of reassessment results depends to a large extent on the information used for the calculations. In the meanwhile, the application of non-destructive testing (NDT) methods on concrete is suitable for gathering quantitative information about individual structures that are both relevant and accurate. Such measured information can be explicitly incorporated into probabilistic models used for the bridge reassessment. This way, the level of approximation of the considered model and therewith the validity of the reassessment results can be increased.

Measuring means knowing. The structural engineer’s Knowledge about structures is vitally important for the assessment of their structural safety. This contribution shows, how non-destructive testing methods can be used to collect valuable Information about existing structures. This value is expressed in this paper by the usability in probabilistic assessments and thus by the reliability of the information. The development of non-destructive testing methods in civil-engineering allows the realistic measurement and visualization of inner constructions of concrete components with a minimum of destructive interventions. The evaluation of the quality of measurement data is of fundamental importance for quantitative measurements in order to ensure the objectivity of testing and evaluation and to assess the reliability of the knowledge acquired. Both systematic and random deviations must be identified, quantified and taken into account to obtain statistically sound data. The Focus of this contribution is on the methodical path, how displayed measurement data can be processed into reliable knowledge. It is not about developing assessment methods but about providing necessary knowledge to increase their operational usability.

Each engineering decision is based on a number of more or less accurate information. In assessment of existing structures, additional relevant information collected with on-site inspections facilitate better decisions. However, observed data basically represents the physical characteristic of interest with an uncertainty. This uncertainty is a measure of the inspection quality and can be quantified by expressing the measurement uncertainty. The internationally accepted rules for calculating measurement uncertainty are well established and can be applied straightforwardly in many practical cases. Nevertheless, the calculations require the occasionally time-consuming development of an individually suitable measurement model. This contribution attempts to emphasize proposals for modelling the non-destructive depth measurement of tendons in concrete using the ultrasonic echo technique. The proposed model can serve as guideline for the determination of the quality of the measured information in future comparable inspection scenarios.

Zerstorungsfreie Prufverfahren (ZfP) zur Messung der Betondeckung sind seit Jahrzehnten bei der Ermittlung des Istzustands von Bestandsbauwerken und als Werkzeug zur Qualitatssicherung sowohl im Neubau als auch in der Betoninstandsetzung fest etabliert. Um zuverlassige Prufaussagen zu erhalten, ist es zunachst erforderlich, durch die richtige Anwendung eines geeigneten Verfahrens genaue Messergebnisse zu erzeugen und diese dann richtig zu bewerten, z. B. durch einen statistischen Nachweis der Mindestbetondeckung. Daher konzentriert sich dieser Beitrag zunachst auf die Grundlagen von ZfPBau-Verfahren zur prazisen Messung der Betondeckung. Hierbei sind magnetisch induktive Verfahren von radarbasierten Verfahren zu unterscheiden, deren jeweilige Moglichkeiten und Grenzen dargelegt werden. Im zweiten Teil wird die erzielbare Genauigkeit mit unterschiedlichen Geraten nach magnetisch induktivem Messprinzip anhand von systematischen Untersuchungen betrachtet. Dabei wird quantifiziert, mit welchen Abweichungen zu rechnen ist, wenn der Durchmesser nicht genau bekannt ist und dicht benachbarte Stabe das Mess ergebnis beeinflussen. Abschliesend werden die verminderten Abweichungen quantifiziert, wenn gerateeigene Nachbar stabskorrekturen verwendet werden. Das Ziel dieses Beitrags ist kein „Geratetest”, vielmehr soll am Beispiel verschiedener Gerate auf der Basis unterschiedlicher Messprinzipien gezeigt werden, welche Genauigkeit unter welchen Einflussgrosen bei realen Messungen zu erzielen ist.

The reassessment of bridges is becoming increasingly important. The basic requirement for analyses of structural safety is reliable knowledge about individual structures. This paper introduces the new approach to evaluate the quality of measured data gained from non-destructive testing (NDT) to provide reliable, objective, and relevant information about existing bridges. The purpose is to relate this validated knowledge to probabilistic analyses. Bridging the gap between NDT and numerical reassessments indicates reduced numerical uncertainties and residual service time extensions. This paper deals with an application of this approach using measurement data collected by ultrasonic technique at a prestressed concrete bridge.

The non-destructive testing methods available for civil engineering (NDT-CE) enable the measurements of quantitative parameters, which realistically describe the characteristics of existing buildings. In the past, methods for quality evaluation and concepts for validation expanded into NDT-CE to improve the objectivity of measured data. Thereby, a metrological foundation was developed to collect statistically sound and structurally relevant information about the inner construction of structures without destructive interventions. More recently, the demand for recalculations of structural safety was identified. This paper summarizes a basic research study on structural analyses of bridges in combination with NDT. The aim is to use measurement data of nondestructive testing methods as stochastic quantities in static calculations. Therefore, a methodical interface between the guide to the expression of uncertainty in measurement and probabilistic approximation procedures (e.g. FORM) has been proven to be suitable. The motivation is to relate the scientific approach of the structural analysis with real information coming from existing structures and not with those found in the literature. A case study about the probabilistic bending proof of a reinforced concrete bridge with statistically verified data from ultrasonic measurements shows that the measuring results fulfil the requirements concerning precision, trueness, objectivity and reliability.

To draw reliable conclusions from results gained with non-destructive testing methods in civil-engineering (NDT-CE) it is important to know about the quality of results. Since recent times, the POD (probability of detection) according to MIL-HDBK-1823A and Berens Report is established in non-destructive testing in civil engineering (NDT-CE) to assess the reliability of qualitative testing problems. For determining the uncertainty of measurements of quantitative (metric) problems the Guide (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurements – GUM) is used in NDT-CE. Now, a new approach is to adapt both methods to get statistically secured measurement results with NDT-CE from existing structures such as prestressed bridges. This paper introduces how calculations based on stochastic models can be used together with NDT-CE results analysed with POD and the Guide.

Increasing daily traffic volume with rising numbers of axles and allowable load per axle demands appropriate load models for structural analysis. Such models have been developed and incorporated according to latest standards. By adopting the new load models, the load-bearing capacity of many in-service structures can be increased. Therefore, a realistic assessment of the structure especially for the existing bridges is needed. Nondestructive testing (NDT) is used to give realistic import values for structural analysis. This article outlines a procedure for combining the results of NDT in civil engineering (NDT-CE) and the stochastic models used for probabilistic analysis to quantify the reliability of a structure given by the reliability index. The idea of implementing the measurement results as statistic variables in stochastic models is not new. This article presents a novel flexible approach to quantify the uncertainty of measurement according to the Guide to the Expression of Uncertainty in Me...

Damit aus Ergebnissen zerstorungsfreier Prufverfahren im Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) zuverlassige Schlussfolgerungen gezogen werden konnen, ist es wichtig, die Gute der Ergebnisse zu kennen. In diesem Beitrag wird anhand von Beispielen gezeigt, wie fur quantitative Messergebnisse die Messunsicherheit auf der Grundlage des GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurements) bestimmt werden kann. Fur qualitative Prufaufgaben, z.B. ob ein Objekt oder Fehler vorhanden ist oder nicht, wird die Ermittlung der POD (Probability of Detection) erlautert, die in der klassischen ZfP bereits seit langerem etabliert ist. Am Beispiel einer Spannbetonbrucke werden mogliche Prufaufgaben benannt und exemplarisch behandelt, um den Nutzen der Ermittlung der Messunsicherheit nach GUM und der Ermittlung der Zuverlassigkeit mit der POD im Hinblick auf probabilistische Nachrechnungen von Bruckenbauwerken aufzuzeigen. Methods for the evaluation of quality of non-destructive testing methods To draw reliable conclusions from results gained with non-destructive testing methods in civil-engineering (NDT-CE) it is important to know about the quality of results. This paper presents a methodology for quantitative (metric) testing problems to determine the uncertainty of measurement on the basis of the Guide (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurements – GUM). For qualitative testing problems – stating the existence of a defect or not – the well-established procedure to estimate POD parameters (Probability of Detection) according to MIL-HDBK-1823A is described. For both methodologies – GUM and POD – examples that may occur at prestressed concrete bridges are presented in the context of static calculations of existing bridges based on stochastic models.

Das Impulsradarverfahren hat sich in der zerstorungsfreien Prufung im Bauwesen in den letzten Jahren etabliert. Mogliche Nutzer des Verfahrens sind oft daran interessiert, in einer ersten Abschatzung herauszufinden, ob Impulsradar bei ihrer Prufaufgabe sinnvoll eingesetzt werden kann. Sofern die physikalischen Voraussetzungen fur die Anwendbarkeit gegeben sind, ist danach die Machbarkeit von Interesse. Dazu ist die erzielbare Detektionstiefe von Bewehrungsstaben in Beton mit Radar von Bedeutung. In diesem Beitrag werden systematische Untersuchungen beschrieben, bei denen die erzielbare Detektionstiefe von Bewehrungsstaben in Betonbauteilen zunachst auf einfache Weise visuell quantifiziert wurde. Diese Untersuchungen wurden mit verschiedenen Antennenmittenfrequenzen durchgefuhrt. Dazu wurden Betonbauteile konzipiert, die bezuglich der Grosen Einbautiefe, Bewehrung, Betonalter (Aushartung des Betons) und Betonrezeptur variiert wurden. Am Ende stehen Kurven, aus denen die realistisch erzielbaren Detektionstiefen von Bewehrungsstaben in Beton in Abhangigkeit von Betonalter, Antennenmittenfrequenz und Betonsorte abgelesen werden konnen. Um den Einfluss der oberflachennahen Bewehrung und des Grostkorns der Gesteinskornung auf die Detektionstiefen zu quantifizieren, sind tiefergehende Auswertungen mithilfe der POD(a)-Analyse erforderlich. Die Ergebnisse dieser beiden Einflussgrosen sind als Teil einer umfangreichen Dissertation zum Thema POD hier dargestellt. Quantification of depth measurement for the detection of metal rebars using Radar Among non-destructive testing methods in civil-engineering (NDT-CE) Radar or GPR (Ground Penetrating Radar) has been well established. As a first step the engineer has to make sure the chosen NDT-method is applicable. When the physical requirements for an application are fulfilled the engineer wants to know up to what depth he might detect reinforcement bars. This article summarizes the results of systematic testing with radar at well-defined test specimens with different concrete mixtures, rebars in various depths using different antenna frequencies for their detection. As a result simple detection curves allow the engineer to estimate the attainable detection depth of reinforcement bars depending on the concrete age, concrete mixture and antenna frequency. To quantify the influence of the reinforcement near the surface or the maximum grain size of the aggregate advanced data assessment using the theory of POD (Probability of Detection) is presented as part of a comprehensive PhD thesis.

Der Chloridgehalt, ab dem bei der Bewehrung im Beton mit Korrosion gerechnet werden muss, wird als kritischer Chloridgehalt bezeichnet. Die Hohe dieses kritischen Chloridgehaltes bestimmt in hohem Mase den Instandsetzungsumfang und damit die Instandsetzungskosten. Zahlreiche Labor- und Bauwerksuntersuchungen belegen, dass dieser kritische Chloridgehalt von einer Vielzahl von Parametern abhangt und deswegen kein fester Wert sein kann. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, uber Betrachtung von Korrosions- bzw. Depassivierungswahrscheinlichkeiten einen unteren kritischen Chloridgehalt zu bestimmen, bei dem bei gegebenen Randbedingungen nur mit einer geringen Wahrscheinlichkeit (z. B. 5%-Fraktilwert) Korrosion von Stahl in Beton zu erwarten ist. Die Auswertung von zahlreichen Untersuchungen zeigt, dass der Ansatz eines kritischen Chloridgehaltes von 0, 5 M.-% bezogen auf den Zementgehalt bei Einhaltung bestimmter Randbedingungen mit einer hinreichend geringen Korrosionswahrscheinlichkeit korreliert und somit auch in Ubereinstimmung mit der Richtlinie “Schutz und Instandsetzung von Betonbauteilen” des DAfStb als unterer kritischer Chloridgehalt unter Praxisbedingungen anzusetzen ist. Approach for the Critical Chloride Content of RC structures The chloride content, which can lead to corrosion of the reinforcement in concrete, is defined as the critical chloride content. This critical chloride content determines the extent of repair measures and thus the costs significantly. Numerous laboratory and structure investigations show, that the critical chloride content depends on many parameter and thus can not be a fixed values. Hence it is reasonable to determine a lower value of the critical chloride content by evaluating the depassivation probability linked with a low probability (e.g. 5% fractile value) of corrosion under given circumstances. The evaluation of numerous investigations shows that the approach of 0.5 mass % relative to cement content corresponds with an acceptably low probability of corrosion considering given circumstances. This is in accordance with the German Guideline for Protection and Repair Measures for RC-structures under practical conditions.

Geraete zur zerstoerungsfreien Pruefung von Stahlbeton- und Spannbetonbauwerken messen in der Regel nur eine Groesse. Es ist aber bekannt, dass die Kombination von zerstoerungsfreien Pruefverfahren deutlich bessere Erkenntnisse ueber das Bauteil erlaubt als die Messung nur einer Groesse. Der Beitrag beschreibt vor diesem Hintergrund einen Bauwerkscanner, der die kombinierte Untersuchung mit Ultraschall, Radar und Wirbelstrom erlaubt und die Ergebnisse in einem einheitlichen Koordinatensystem darstellt. Der Scanner wurde im Rahmen des vom Bundesministerium fuer Wirtschaft und Technologie (BMWi) gefoerderten Verbundvorhabens OSSCAR (On-Site SCAnneR) entwickelt. Geraetetechnisch besteht das Sytem aus einem Rahmen, an dem die Pruefkoepfe beziehungsweise Antennen befestigt sind, und einer Steuerungseinheit. Der Scanner ist flexibel, robust sowie leicht transportierbar und installierbar. Damit und mit der unmittelbar moeglichen Auswertung vor Ort kann der Scanner gut auf der Baustelle eingesetzt werden. Die Ausgabe der Messergebnisse erfolgt bildgebend in frei waehlbaren Schnitten. Bei den verwendeten Messgeraeten handelt es sich um handelsuebliche Handgeraete, die wahlweise mit dem Scanner oder einzeln eingesetzt werden koennen. Am Beispiel eines Brueckentraegers wird gezeigt, wie durch bildgebende Darstellung die innere Struktur eines Spannbetonbauteils sichtbar gemacht werden kann und welche Vorteile der gleichzeitige Einsatz der drei verschiedenen Messgeraete mit sich bringt. So liefert Radar die genaue Lage des Spanngliedes und die Wirbelstrommessung die genaue Tiefenangabe. Die bildgebende Darstellung erlaubt einen Vergleich mit den Bestandsplaenen des Bauwerks. Dies ist wichtig fuer eventuelle Nachrechnungen im Rahmen von Ertuechtigungs- und Instandsetzungsmassnahmen, um zu ueberpruefen, ob die Annahmen der urspruenglichen statischen Berechnung zutreffen. Am selben Brueckentraeger wird auch die moegliche Detektion von Verpressfehlern und die Verifizierung dieser Fehler gezeigt. Dabei ist zu beachten, dass die zuverlaessige Ortung von Verpressfehlern nach wie vor schwierig ist, denn die aufgenommenen Signale koennen auch andere Ursachen als Verpressfehler haben, zum Beispiel einen durch Schwinden hervorgerufenen Luftspalt.

The delamination of concrete slabs is the separation along a plane roughly parallel to, and generally near, the surface. Corrosion-induced delamination is a common problem in old concrete bridge decks. If undetected, delaminations could expand, reach the surface, and result in spalling. Early detection of delamination is necessary for planning timely repairs that prevent costly deck replacement projects. Most bridge owners rely on routine visual and traditional surveys of bridge deck conditions. These surveys are highly subjective and can locate only large shallow delaminated zones. Several nondestructive testing (NDT) techniques have recently been employed for bridge deck evaluation to obtain more objective and comprehensive assessment. The reliability of applicable methods needs to be established before a greater role for NDT in routine inspections can be encouraged. This paper presents a validation study aimed at evaluating the effectiveness of three NDT techniques, namely impact echo, ultrasound (US) echo, and US linear array, in detection of delamination. This study is unique because the subject test specimens were deteriorated bridge deck segments preserved from the demolition of a prestressed box girder bridge. The results of the tests conducted on one of the specimens are presented and discussed here: impact echo provided satisfactory overall assessment, but the individual results were often difficult to interpret; US echo detected deep delaminations but not shallow ones; and US linear array located the extent of deep delaminations and provided indications of shallow ones.

Zerstoerungsfreie Pruefverfahren gewinnen bei der Beurteilung des Bauwerkszustands zunehmend an Bedeutung. Beim Rueckbau der Spandauer-Damm-Bruecke in Berlin ergab sich die Moeglichkeit, die Leistungsfaehigkeit solcher Pruefverfahren nachzuweisen. Das Bauwerk wurde in den Jahren 1960 bis 1963 erbaut und war bei der Zustandsermittlung vor dem Abbruch 45 Jahre in Betrieb. Der Querschnitt der circa 116 m langen und 39 m breiten Bruecke besteht aus acht nicht begehbaren Hohlkaesten mit Fahrbahnplatte, es handelt sich also um einen mehrstegigen Plattenbalken. Das Bauwerk ist in Quer- und Laengsrichtung mit dem Spannstahl "Sigma oval alten Typs" vorgespannt. Die Bruecke ueberquert die Fernbahn, S-Bahn und die Stadtautobahn A100 und ist eine der am staerksten durch Verkehr belasteten Bruecken in Berlin. Nach Fertigstellung war die Bruecke zunaechst 13 Jahre ohne Abdichtung, sodass Chloride in den Beton eindringen konnten. Dies mag der Grund fuer viele der bei der Bestandsaufnahme festgestellten Schaeden sein. Wegen massiver Schaeden wurde beschlossen, das Bauwerk in zwei Etappen abzubrechen. Vor dem Abbruch erfolgten Untersuchungen mit zerstoerungsfreien Pruefverfahren an der von Asphalt, Abdichtung und den ersten Zentimetern der Betondeckung befreiten Fahrbahn, deren Ergebnisse dann spaeter an den rueckgebauten Bauteilen verifiziert werden konnten. Als zerstoerungsfreie Pruefverfahren kamen Radar, Ultraschallecho und Impaktecho zum Einsatz. Die mit diesen Verfahren festgestellten Delaminationen am Beton der Fahrbahnplatte konnten anschliessend am Bauwerk nachgewiesen werden. Zur Ortung von Spannstahlbruechen kam das magnetische Streufeldverfahren zum Einsatz. Die Vorgehensweise, die dabei aufgetretenen Probleme und die Anwendungsgrenzen werden dargestellt. Das Verfahren wurde sowohl bei noch vorhandener Asphaltschicht als auch bei entfertem Belag angewendet, wobei in beiden Faellen gleich viele Verdachtsfaelle gefunden wurden. Ohne Asphalt waren lediglich die Signale staerker. Mit dem eingesetzten Fahrzeug steht fuer das Remanenzmagnetismusverfahren ein System zur Verfuegung, mit dem in der naechtlichen Sperrpause etwa 4.000 Quadratmeter untersucht werden konnten. Die Ergebnisse von Radar und Ultraschallecho wurden bildlich dargestellt. Dies erlaubt, den eindeutigen Bezug zwischen Messergebnissen und Lage am Bauwerk herzustellen und erleichtert die Bewertung der Ergebnisse bedeutend. Mit Radar- und Ultraschallmessungen wurde auch der tatsaechliche Verlauf von Spanngliedern festgestellt. Insgesamt konnte mit der Kombination aus zerstoerungsfreien Pruefungen und nachfolgender Verifizierung die Leistungsfaehigkeit der ZfPBau-Verfahren in eindrucksvoller Weise nachgewiesen werden.

Eine bedarfsgerechte Instandsetzung umfasst nach Zustandsermittlung und Schadensdiagnose die Aufstellung eines Instandsetzungskonzepts sowie eine wirkungsvolle Qualitatssicherung auf der Baustelle. Dadurch wird u. a. deutlich, ob die getroffenen Annahmen z. B. hinsichtlich des erforderlichen Betonabtrags zutreffen. Daruber hinaus wird sichergestellt, dass die Instandsetzung durch das ausfuhrende Unternehmen unter Beachtung aller technischen Erfordernisse ausgefuhrt wird. Neben klassischen Methoden wie der visuellen Bestandsaufnahme und der Ermittlung der Oberflachenzugfestigkeit wird in diesem Beitrag mit der LIBS-Technologie (Laser-induzierte Breakdown Spektroskopie) ein erganzendes Verfahren zur Qualitatssicherung vorgestellt, fur das zwischenzeitlich ein Baustellengerat entwickelt wurde. Die Instandsetzung samt Qualitatssicherung wird am Beispiel eines Schneckenpumpwerks auf der Klaranlage Duren vorgestellt. Sie wurde bereits vor zwei Jahren in diesem Heft hinsichtlich der Schadensdiagnose mit LIBS beschrieben. Die Instandsetzung erfolgte mit vier verschiedenen Instandsetzungssystemen, deren Wirksamkeit zusatzlich durch neu entwickelte Korrosionssensoren dauerhaft uberwacht wird. Dadurch sollen messtechnisch belegte Erfahrungen zur Eignung bzw. zu den Einsatzgrenzen verschiedener Instandsetzungssysteme bei naherungsweise identischer Beanspruchung gewonnen werden. Daruber hinaus wurde aus Betreibersicht ein Instandhaltungskonzept erarbeitet, das Planung, Inspektion, Untersuchung und Schadensdiagnose zurAufstellung bedarfsgerechter Instandsetzungskonzepte zusammen mit Qualitatssicherung bei der Ausfuhrung berucksichtigt.

Verkehrsbauwerke sind oft besonders widrigen Umgebungsbedingungen ausgesetzt. Dies gilt besonders für Parkhäuser und -garagen. Zu einer hohen Chloridbelastung, mechanischer Beanspruchung und Frost-Tauwechsel Beanspruchung kommen gerade bei Bauwerken aus den 1970er und 1980er Jahren baulich bedingte Schwachstellen wie zu geringe Betondeckung, unzureichende Entwässerungsvorrichtungen, fehlende Abdichtungen und schlecht nachbehandelter Beton an der Oberfläche. Erschwerend kommt hinzu, dass nicht alle Schäden visuell von außen erkennbar sind. Für solche Bauwerke muss der sachkundige Planer zusammen mit dem Bauherren wichtige Entscheidungen treffen. Lohnt eine Instandsetzung? Wenn ja, wie umfangreich muss sie sein, damit sie auch dauerhaft ist? Wie stark ist die Konstruktion geschädigt? Die Fragen müssen zuverlässig beantwortet werden, um eine bedarfsgerechte Instandsetzung sicherzustellen. Dazu hat sich die Kombination verschiedener zerstörungsfreier Verfahren als sinnvoll erwiesen. So werden an jedem Messpunkt eines umfangreichen Messrasters am Bauwerk Messwerte verschiedener Verfahren im Sinne ergänzender Untersuchungen aufgezeichnet. Zur Beantwortung der Frage, ob an einer Stelle tatsächlich mit Korrosion zu rechnen ist, werden z. B. die Messwerte der Potentialfeldmessung mit Betondeckungsmessungen und Feuchtemessungen kombiniert. Um die Kombination solcher Verfahren in einem ausreichend dichtem Messraster und dennoch schnell durchführen zu können wird in dem Beitrag über ein selbstnavigierendes Robotersystem berichtet, das modular mit bis zu sechs Verfahren bestückt ist und um weitere Verfahren erweitert werden kann. Bei der Darstellung der Ergebnisse wurde besonders darauf geachtet, diese für großflächige Bereiche so darzustellen, dass eine vergleichende Betrachtung möglich ist.

Sulfate attack constitutes a major risk of chemical aggression for concrete and other building materials. Mainly structures exposed to sewage waters and sulfate rich soils are affected. The measurement of sulfate ingress is important for damage assessment previous to repair works and for quality assurance of the effectiveness of protecting coatings or during concrete removal. Laser induced breakdown spectroscopy is introduced for the quantitative measurement of sulfur contents in building materials, providing detailed depth profiles and imaging element distributions with 1 mm spatial resolution. Detailed statistical evaluation is possible due to the spatial resolution and the fast measurement of the method. Practical applications of the method for damage assessment are demonstrated for three different sewage plants.

Eine realistische Abschatzung des finanziellen Instandsetzungsaufwands im Vorfeld einer Betoninstandsetzung basiert auf der detaillierten und belastbaren Kenntnis des Bauwerkszustands. Mit Hilfe zerstorungsfreier Prufverfahren im Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) konnen Schadensart, -umfang und -ursachen ermittelt und wirksame Instandsetzungsmasnahmen festgelegt werden. In dem Beitrag wird auf folgende Anwendungsgebiete von ZfPBau-Verfahren hingewiesen: Bruckenprufung nach DIN 1076 (Objektbezogene Schadensanalyse), RI-ZFP-TU – Richtlinie fur die Anwendung der zerstorungsfreien Prufung von Tunnelinnenschalen (Qualitatssicherung) und Nachhaltiges Bauen durch Wiedernutzung vorhandener Bausubstanz. Es wird eine Ubersicht akustischer (Ultraschallecho, Impakt-Echo), elektromagnetischer (Radar, Infrarot-Thermografie, Radiografie), elektrochemischer (Potentialfeldmessung), magnetischer (Remanenzmagnetismus-Verfahren) und spektroskopischer (Laser-Induzierte Breakdown Spektroskopie) ZfPBau-Verfahren gegeben. Die Schwerpunkte der beschriebenen baupraktischen Anwendungen bilden Zustandsermittlung von Bauteilen und Qualitatssicherung von Instandsetzungsmasnahmen. Dabei werden Leistungsfahigkeit und Grenzen der Verfahren anhand von durchgefuhrten Untersuchungen aufgezeigt. Die aktuellen Literaturhinweise auf Verfahrensgrundlagen, detaillierte Messergebnisse und Anwendungshinweise ermoglichen ein vertieftes Studium. Die zusammenfassende Betrachtung der beschriebenen Verfahren soll dem planenden bzw. bauuberwachenden Ingenieur Hinweise geben, die ihm eine erste Einschatzung erlauben, ob und in welchem Mas der Einsatz eines ZfPBau-Verfahrens als erfolgversprechend angesehen werden kann.

Die Validierung dient bereits in vielen Bereichen der Technik zum Nachweis, ob mit einem Verfahren Kundenanforderungen erfullt werden konnen. Da gerade die im Bauwesen verwendeten zerstorungsfreien Prufverfahren bis auf den Ruckprallhammer nicht in einer deutschen Norm geregelt sind, kann die Validierung zur verbesserten Anwendungssicherheit nicht genormter Verfahren beitragen. Die Leistungsfahigkeit des Verfahrens wird fur den Kunden transparent, so dass er die Gute der Messergebnisse einschatzen kann. Das ist besonders dann von Bedeutung, wenn aus dem Messergebnis eine belastbare Aussage abgeleitet werden soll und hohe Anforderungen bezuglich der Messgenauigkeit bestehen. So entsteht z. B. die Frage, welche Bauteildicke nach zerstorungsfreien Untersuchungen fur eine statische Nachrechnung auf einem bestimmten Vertrauensniveau angesetzt werden kann oder mit welcher Sicherheit Pfahlgrundungen, deren Lange ebenfalls zerstorungsfrei bestimmt wurde, in eine tragende Schicht einbinden. In dem Beitrag werden die Grundzuge der Durchfuhrung einer Validierung beschrieben und am Beispiel der Dickenmessung an Fundamenten erlautert. Die beschriebene Vorgehensweise kann prinzipiell auf eine Vielzahl im Bauwesen auftretender Prufaufgaben angewandt werden. Sind die Anforderungen an die Prufaufgabe bezuglich der Genauigkeit nicht so hoch, konnen vereinfachte Abschatzungen der Messunsicherheit vorgenommen werden. Validation of Non-Destructive Testing Methods in Civil-Engineering In many fields of technology validation provides the objective proof that the chosen testing method is capable to fulfill customer's demands. Especially in non-destructive testing in civil engineering with only a few methods standardized, validation is a meaningful tool to gain the client's confidence in a certain method. The capability of a method becomes obvious and the customer can estimate the quality of the results. This becomes important if the engineer has to draw reliable conclusions based on the results and if he makes high demands on accuracy and preciseness of the results. In practical use the question may arise on what confidence level a measured thickness of a concrete member can be utilized in a static calculation or about the reliability of a pile foundation being embedded in the competent bearing layer of the subsoil after non-destructive pile length measurement. This article gives fundamental information how to carry out a validation giving the example of thickness measurement at foundation slabs. In principle the given validation methodology can be applied to various testing tasks occurring in the field of civil engineering. In case of minor requirement concerning the accuracy and preciseness simplified estimations of the uncertainty of measurements can be carried out.

Bemessungsregeln werden im Bauwesen derzeit auf der Grundlage der so genannten Zuverlassigkeitsanalyse entwickelt. Auf ihr ist auch das Sicherheitskonzept der EUROCODES gegrundet. Seit ungefahr einem Jahrzehnt werden auch Dauerhaftigkeitsanalysen nach dieser Vorgehensweise durchgefuhrt. In diesem Beitrag wird gezeigt, wie Methoden der Zuverlassigkeitsanalyse nun auch auf Messaufgaben angewandt werden konnen. Dies wird am Beispiel der zerstorungsfreien Prufung von Tunnelinnenschalen mit dem Ultraschallecho-Verfahren erlautert, dessen Anwendung in der Richtlinie RI-ZFP-TU des Bundesministeriums fur Verkehr, Bau und Stadtentwicklung geregelt ist. Es wird gezeigt, wie Messdaten weitergehend ausgewertet werden konnen und welche Ruckschlusse daraus gezogen werden konnen. Damit kann die Eignung zerstorungsfreier Prufverfahren im Bauwesen bezogen auf die vorhandenen Randbedingungen der Prufaufgabe auch quantitativ angegeben werden. Application of Reliability Theory in Case of Testing Internal Tunnel shells with Non-Destructive Testing Methods Design rules in civil engineering are usually developed by applying the reliability theory. Consequently the safety concept of the EUROCODES is based on this theory. Since a decade reliability analysis is carried out also for durability problems. In this article it will be shown how reliability theory can be applied to measurement tasks. Non-destructive testing of internal tunnel shells with ultrasonic echo is described as an example. The application is regulated in a guideline issued by the German Federal Ministry of Transport, Building and Urban Affairs. The realisation of data assessment and thereby achieved benefits are described. The appropriateness of non-destructive testing methods can be quantified in certain properties in relation to the boundary conditions of the testing task.

Zur erfolgreichen Instandsetzung geschadigter Stahlbetonbauwerke sind verlassliche Daten aus Bauwerksuntersuchungen und darauf basierende Schlussfolgerungen durch den sachkundigen Planer unabdingbar. Wahrend im Fall tausalzinduzierter Korrosion die Vorgehensweise bei der Untersuchung und Instandsetzung in der Praxis gut bekannt und geregelt ist, trifft dies bei Schaden an Abwasserbauwerken und Biogasanlagen durch biogene Schwefelsaure nicht zu. In diesem Beitrag wird gezeigt, welche Aussagen mit klassischen Prufungen wie chemischer Analyse und Oberflachenzugfestigkeitsprufung im Vergleich zu einem neu entwickelten Verfahren wie der Laser-induzierten Breakdown Spektroskopie (LIBS) gewonnen werden konnen. Es werden die Moglichkeiten aber auch Grenzen dieser Verfahren bei der Bauwerksdiagnose im Fall von biogenem Schwefelsaureangriff beschrieben. Concrete Corrosion at Sewage Plants caused by Sulphuric Acid Innovative Damage Analysis Successful concrete repair is based on reliable data gained from a fundamental damage-analysis carried out by an expert. In case of chloride-induced corrosion of the reinforcement the procedure of testing and repair methods are well known and established. That is not the case for damages at sewage plants caused by sulphuric acid. This report shows how the combination of classical chemical analysis, measuring the tensile strength of the concrete surface and a modern method like Laser-induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) provides reliable data for a further concrete repair pointing out the possibilities but also limits of these methods.

Zerstorungsfreie Prufverfahren im Bauwesen werden zunehmend fur grosflachige und detaillierte Zustandsuntersuchungen von Bauwerken angewendet. Fur gezielte Untersuchungen von spanngliedfuhrenden Bereichen mit einem Schadensverdacht in Spannbetonbauwerken eignen sich die Prufverfahren Ultraschallecho, Impakt-Echo und Radar. Eine nennenswerte Verbesserung der Ergebnisse und deren Interpretation wurde in den letzten Jahren durch die weiterfuhrende Datenauswertung mit Hilfe von 3D-Rekonstruktionsrechnungen und der Kombination von Mesdaten durch Datenfusion erreicht. Die Anwendung der Verfahren mit automatisierter Meswerterfassung wird fur Fahrbahnplatten und Hohlkastenstege dargestellt und diskutiert. Ergebnisse einer Mesunsicherheitsbetrachtung und deren Bedeutung werden an einer Fundamentplatte aufgezeigt. Automated Non-Destructive Assessment of Bridges Non-destructive test methods in civil engineering are increasingly used for large-area investigations of structures. The test methods ultrasonic-echo, impact-echo and radar are well suited for detailed investigations of pre-stressed areas at pt-concrete structures. A significant improvement of the results and their interpretations has been achieved in recent years using advanced data analysis procedures such as 3D-reconstructions and the fusion of data. The automated application of the methods has been carried out successfully at decks and webs of pre-stressed box girder bridges. The achieved results are discussed in detail. The measurement uncertainty and its importance for the results are presented considering as example a foundation slab.

The low-strain pile integrity testing method is used for quality control of new piles as well as length and integrity check for old piles. If no other methods for calibration are available, the accuracy and reliability of the techniques depend on a good estimation of the elastic wave velocity. In practice it is assumed that piles can be tested 7 days after casting and that the velocity is almost constant in all piles of one kind in a construction project. Recent measurements at the BAM test site in Horstwalde, Germany, showed that the 7 day criterion is not generally applicable.

Die Wiedernutzung innerstadtischer Fundamente tragt als Teil des Nachhaltigen Bauens zur Zukunftsfahigkeit dichtbesiedelter Metropolen bei. Im Planungsprozes ist eine rechtzeitige Zustandsuntersuchung moglicher wiedernutzbarer Gebaudeteile anzustreben. Mit zerstorungsfreien Prufverfahren im Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) konnen notwendige Informationen zur ortlichen Lage, Abmessungen und Zustand vorhandener Grundungen beschafft werden. Dabei steht bei Fundamentplatten die Dickenmessung, die bildgebende Ermittlung der Geometrie sowie das Lokalisieren tieferliegender Bewehrung und Fehlstellen im Vordergrund. Bei Pfahlgrundungen ist die Ermittlung der Pfahllange und der Pfahlintegritat, z. B. durch nennenswerte Abweichungen des Pfahls von der geplanten Geometrie, Gegenstand der hier vorgestellten Verfahren. Anhand von Praxisbeispielen werden Moglichkeiten und Grenzen dieser Verfahren aufgezeigt, die dem planenden Ingenieur helfen, einen Verfahrenseinsatz in Erwagung zu ziehen und eine erfolgreiche Bearbeitung der Prufaufgabe sicherzustellen. Investigations of Foundations-Slabs and Pile Foundations according to Re-Use The re-use of foundations on urban sites contributes to the Sustainable Development in construction. Investigations at potential parts to be re-used should be performed in time to influence the planning process. Non-destructive testing methods in civil engineering (NDT-CE) provide necessary information about location, dimension and condition of existing foundations. Thickness measurement of foundation slabs, imaging of their geometry is dealt with as well as localisation of voids and reinforcement beyond surface-near layers. For pile foundations this article introduces NDT-CE methods to measure the pile length or deviation of an expected length as well as to determine the pile integrity. Practical examples of typical testing problems are given and show the possibilities as well as limits of a method. This guidance enables the planning engineer to consider the use of NDT-CE methods and to assure their successful application.

Laser-induced breakdown spectroscopy has been employed for the investigation of the sulfur content of concrete. Sulfur compounds are a natural but minor component in building materials. The ingress of sulfates or sulfuric acid constitutes a major risk of chemical aggression for concrete. There is a need for a fast method, which can be used on-site and is able to investigate a wide range of different measuring points, so that damages can be characterized. For quantitative determination the sulfur spectral line at 921.3 nm is used. The optimum ambient atmosphere has been determined by comparison of measurements accomplished under air, argon and helium atmosphere. Reference samples have been produced and calibration curves have been determined, the results of LIBS measurements are compared with results from chemical analysis. Defining a limit for the intensity ratio of a calcium and a oxygen spectral line can reduce the influence of the heterogeneity of the material, so that only spectra with a high amount of cementitious material are evaluated. Depth profiles and spatial resolved sulfur distributions are presented measured on concrete cores originating from a highly sulfate contaminated clarifier.

Zerstorungsfreie Prufverfahren im Bauwesen (ZfP-Bau) dienen der Zustandsermittlung von Bauteilen und der Erkundung unzureichend dokumentierter Bausubstanz. Zur Untersuchung von Fundamentplatten wird das Ultraschallecho-Verfahren vorgestellt. Es werden Anwendungshinweise zur Durchfuhrung von Dickenmessungen, dem Lokalisieren von Pfahlen und Streifenfundamenten unter einer Fundamentplatte gegeben. Anwendungsbeispiele fur Untersuchungen an 30 cm, 75cm und 125 cm dicken Fundamentplatten mit verschiedenen Bewehrungsgehalten werden beschrieben. Daruber hinaus wird die bildgebende Darstellung der Ergebnisse, z. B. die Abbildung eingebauter Bewehrung, vorgestellt.

In der BAM wurde als Gemeinschaftsvorhaben der Fachgruppe „Zerstörungsfreie Schadensdiagnose und Umweltmessverfahren“ ein rechnergesteuerter Messabtaster für Bauwerksteile (Baustellenscanner) entwickelt. Es handelt sich um ein auf Schienen verfahrbares modulares System mit einem multifunktionalen Messkopf für mehrere zerstörungsfreie Prüfverfahren. Mit dem Baustellenscanner können Objekte wie Brücken oder Fundamentplatten schneller und genauer als bisher bei gleichzeitig reduziertem Personalaufwand untersucht werden.

Condition assessment of structures reveals information of the inner structure and its condition. To be insightful the testing task has to be defined regarding the target state defined by the customer. Questions such as “What method should be applied?”, “Where should be measured at what time?” and “How many measurements are sufficient?” have to be answered to guarantee reliable results. Often it is obvious that the additional use of non-destructive methods makes sense. But what method is the most appropriate and what strategy should be applied? This contribution will help to develop a strategy to achieve reliable results. Reliable results have to be accurate which means that reliable results have to be true and precise. According to the GUM (Guideline to the expression of Uncertainty in Measurement) the procedure how to evaluate data statistically will be demonstrated. Furthermore, it will be shown how statistically evaluated data can be used in static calculations to furnish the proof of the stability of the real as-built structure. This profoundly use of data contributes to make good and reliable decisions.

Ultrasonic testing of concrete has grown in importance considerably in recent years in non-destructive testing in civil engineering (NDT-CE). In the past, the main focus was on the imaging of the internal construction of steel and prestressed concrete components. On the other hand, comparatively little attention was paid to the location of near-surface reinforcement and concrete cover measurement. In this research, it is shown to what extent ultrasound is suitable for the detection of near-surface reinforcement in addition to magnetic inductive methods. The measurements were carried out with the newly developed Pundit 250 Array from the company Proceq and with the measuring devices of the company Acsys, the A1220 Monolith and the A1040 Mira. The ultrasound data was analysed with the vendor-independent software InterSAFT of the University of Kassel. Systematic investigations were carried out on test specimens with a variety on the concrete cover, the diameter of the reinforcement and the reinforcement ratio in the form of mesh reinforcement close to the surface. The detectability and accuracy of the concrete cover were set in relation to the concrete cover, wavelength and reinforcement diameter, with the result that more detailed rules for the detection of reinforcement are formulated for the user, instead of the known λ/2-criterion.

Der Untersuchung von vorgespannten Bruckenplatten bzw. Fahrbahnplatten kommt angesichts ihrer direkten Belastung durch Verkehr und der Gefahr durch Tausalzeintrag infolge von Schaden an der Abdichtung eine tragende Rolle bei der Planung von Instandsetzungsarbeiten zu. Da diese Bauteile direkt befahren werden, ist der Einsatz zerstorungsfreier Prufverfahren (ZfPBau-Verfahren) sinnvoll, wobei deren Anwendung nur einen begrenzten Eingriff in den Verkehr verursachen sollte. In diesem Beitrag werden neben dem grosflachigen Einsatz von Radar von der Bruckenoberseite aus, d. h. durch den Fahrbahnbelag hindurch, Detailuntersuchungen von der Bruckenunterseite mithilfe von Bauwerkscannern beschrieben. Diese Scanner verwenden sowohl Radar als auch Ultraschall mit ihren komplementaren Verfahrenseigenschaften, wobei deren Moglichkeiten und Grenzen aufgezeigt werden. Abschliesend wird eine Strategie zur Kombination von ZfPBau-Verfahren sowie deren gezielter grosflachiger Einsatz in Abgrenzung zu kleinflachigen Detailuntersuchungen beschrieben. Investigation of prestressed bridgedecks under traffic using non-destructive-testing methods The investigations of pre-stressed bridge decks and carriageway slabs, considering their direct exposure to traffic and threat of ingress of de-icing salt as a result of damage of the seal, plays a major role in the planning of repair work. Since these building elements are driven directly, the usage of non-destructive testing (NDT methods) is useful where the application should cause only a limited intervention into traffic. In this paper, in addition to the large-scale measurements with radar from the outer side of the bridge, which is through the road surface, detailed studies of the bridge base with the help of on-site scanners are described. These scanners use radar and ultrasonic with their complementary properties. The possibilities and limitations are discussed here. Finally, a strategy for combining NDT methods and their specific large-scale applications in a distinction to small-scale detailed studies is described.

This work was sponsored by the Federal Highway Administration in cooperation with the American Association of State Highway and Transportation Officials. It was conducted in the second Strategic Highway Research Program (SHRP 2), which is administered by the Transportation Research Board of the National Academies. The project was managed by Monica Starnes, Senior Program Officer for SHRP 2 Renewal. The research reported herein was performed by the Center for Advanced Infrastructure and Transportation (CAIT) at Rutgers University (RU); the Center for Transportation Infrastructure Systems (CTIS) at The University of Texas at El Paso (UTEP); the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM), Germany; and Radar Systems International, Inc. (RSI). Rutgers University was the coordinator and contractor for this project. Dr. Nenad Gucunski, professor and chair of Civil and Environmental Engineering and director of CAIT’s Infrastructure Condition Monitoring Program at RU, was the principal investigator. The other authors of this report are Dr. Soheil Nazarian, professor of Civil Engineering and director of CTIS at UTEP; Dr. Deren Yuan, research associate at CTIS at UTEP; Dr. Herbert Wiggenhauser, head of Non-Destructive Testing (NDT) in Civil Engineering at BAM; Dr. Alexander Taffe, leader of Combination and Automation of NDT of Buildings at BAM; Dr. Parisa Shokouhi, Alexander von Humboldt Research Fellow, hosted by BAM; and Doria Kutrubes, president of RSI. Arezoo Imani and Touraj Tayebi, graduate research assistants at RU, helped conduct the validation testing, data analysis, and web manual content preparation. Hoda Azari, a graduate research assistant, and Dr. Manuel Celaya, a research engineer at UTEP, assisted in the validation study as well. Hooman Parvardeh, research assistant at RU, helped build the reference database and develop the framework for the web manual, while Erica Erlanger, a research staff member at RU, edited the manuscript. Their contributions are gratefully acknowledged. The research team also gratefully acknowledges contributions of the participants from industry and academia in the validation testing. The participants include NDT Corporation; Germann Instruments; Olson Engineering; Dr. Ralf Arndt, National Research Council associate at FHWA Turner–Fairbank Highway Research Center; Ingegneria Dei Sistemi S.p.A. (IDS), Italy; 3D-RADAR, Norway; Dr. John Popovics, University of Illinois at Urbana-Champaign; Dr. Jinying Zhu, The University of Texas at Austin; Rutgers University—Center for Advanced Infrastructure and Transportation; and The University of Texas at El Paso—Center for Transportation Infrastructure Systems. The contributions of these participants were critical for the evaluation and grading of the performance of NDT technologies.

This chapter is devoted to the assessment of the geometry of concrete components. This is of interest for many structures, for which the testing solutions may differ, according to the environment and to constraints like accessibility. We have chosen to discuss possible solutions for pavements, thin elements (mainly concrete slabs and tunnel shells) and foundations (shallow foundations and piles).

The article contains sections titled: 1. Introduction 2. Testing Requirements in Civil Engineering 3. Validation 3.1. Validation Process 3.2. Handheld Test Methods 4. Ultrasonic Pulse Echo 4.1. Ultrasonic Echo Testing (UPE) of Concrete Elements 4.2. Performance 4.3. Spatial Resolution 4.4. Tendon Duct Investigations 4.5. Practical Application 5. Impact Echo 6. Radar in Civil Engineering 7. Corrosion Detection 7.1. Ground-Penetrating Radar 7.2. Acoustic Emission (AE) 8. Magnetic Flux Leakage (MFL) 9. Laser-Induced Breakdown Spectroscopy 10. Foundation Testing 10.1. Low-Strain Pile Integrity Testing (PIT) 10.2. Cross-Hole Sonic Logging (CSL) 10.3. Parallel Seismics 10.4. High-Strain Dynamic Testing 11. Geophysical Methods

The introduction of an innovative process for non-destructive testing is described in terms of its different phases and how the process is controlled in the Fraunhofer IZFP in order to obtain optimal results. Examples are discussed of applications by IZFP in various important and safety-relevant industrial sectors where the automated inspection systems were introduced. These case studies include the inspection of railway components such as the wheel sets of the German high-speed train and in-line pipe inspection by using intelligent pipeline inspection gauges. Complex inspection systems, both hardware and software, developed in partnership with the Federal Institute for Materials Research and Inspection (BAM), were applied to inspection tasks in civil engineering. Two automated systems based on a robot and on a flexible manipulation are presented. Both systems can be applied to diverse inspection technologies and to the data fusion of various types of non-destructive testing (NDT) data.

Laser-induced breakdown spectroscopy has been used for quantitative measurement of trace elements, e.g. sulfur and chlorine, in concrete. Chloride and sulfate ions have a large effect on the durability of concrete structures, and quantitative measurement is important for condition assessment and quality assurance. Concrete is a highly heterogeneous material in composition and grain-size distribution, i.e. the spatial distribution of elements. Calibration plots were determined by use of laboratory-made reference samples consisting of pressings of cement powder, hydrated cement, cement mortar, and concrete, in which the heterogeneity of the material is increasing because of the aggregates. Coarse aggregate and cement paste are distinguishable by the intensity of the Ca spectral lines. More advanced evaluation is necessary to account for the effect of the fine aggregate. The three series of reference samples enable systematic study of the effects of heterogeneity on spectral intensity, signal fluctuation, uncertainty, and limits of detection. Spatially resolved measurements and many spectra enable statistical evaluation of the data. The heterogeneity has an effect on measurement of the sulfur and chlorine content, because both occur mainly in the cement matrix. Critical chloride concentrations are approximately 0.04% (m/m). The chlorine spectral line at 837.6 nm is evaluated. The natural sulfur content of concrete is approximately 0.1% (m/m). The spectral line at 921.3 nm is evaluated. One future application may be simultaneous determination of the amount of damaging trace elements and the cement content of the concrete.

Nondestructive and geophysical techniques play an increasing role in civil engineering. Among many others the investigation of pile foundations with unknown length is a major field of application. There are many techniques as pile integrity testing, mise a la masse and parallel seismic, each with special advantages. The parallel seismic technique (hammer impact on a pile head, registration of elastic waves in a nearby borehole) benefits from the fact that it does not need calibration. First results using an improved interpretation methods suggest that an accuracy up to 1% could be achieved. In addition, information of the surrounding soil is acquired. The work described was done in the frame of the joint European project RUFUS (Butcher, 2003).