Bilag 4.A s MASH. Indhold

Transkript

1 Bilag 4.A s MASH Indhold 1.1 Indledning Formål med undersøgelsen Beskrivelse af smash metoden s MASH målinger (omfang, placering og resultater) Undersøgelsens forløb Placering af målefelter Visuel registrering i målefelter s MASH resultater Udtagne kerner til kalibrering Vurdering Konklusion Indledning Dette bilag beskriver undersøgelsen af belægningen på Nørresundbygrenen. Der er anvendt smash Impulse Response Testing System fra Germann Instruments til undersøgelserne. Som indledning er s MASH metoden og de generelle tolkninger af målinger beskrevet kort. Ud over disse undersøgelser, er der også lavet s MASH undersøgelser på oversiden af brodækket, efter at belægning og fugtisolering er fjernet, se bilag 4.B. Her er der også foretaget en sammenligning af målingerne Formål med undersøgelsen Formålet med undersøgelsen har primært været, at lokalisere områder dårlig vedhæftning mellem beton og belægning og evt. lokalisering af områder med skadet beton Beskrivelse af smash metoden smash-metoden er en metode til hurtig screening af et større område med henblik på, at fastlægge områder med potentielle fejl for senere detaljeret analyse eller ikke-destruktiv kalibrering. På broer er smash-metoden egnet til, at finde delamineringer og hulrum i brodæk og belægninger, samt stenreder og delamineringer generelt. Med en hammer, der er tilknyttet en bærbar PC, slås på overfladen. Dette sender en spændingsbølge (trykspænding) ind i mediet (beton, asfalt, osv.). Mediet vil herefter bevæge sig i bending mode, hvor en hastighedstransducer (geofon eller hastighedssensor) måler bevægelsen af overfladen. Måling af hammerens anslag og overfladens bevægelser samles op af PC en. Bemærk forskellen fra Impact-Echo test, hvor anslaget er 100 gange mindre og hvor man i stedet måler refleksionen af anslaget. Bilag 4.A - side 1/8

2 I det følgende er kort angivet teorien bag smash og hvordan målingerne tolkes for en uddybning af teorien bag smash henvises til: - Davis, A.G. : The non-destructive impulse response test in North America: , NDT & E International 36 (2003), , Elsevier Science Ltd. - Ottosen, N.S, Ristinmaa, M & Davis, A.G, : Theoretical interpretation of impulse response test of embedded concrete structures, Div. of Solid Mechanics, Lund University, Lund, Sweden (to be published in ASCE). En smash undersøgelse kan ikke stå alene ved en vurdering af en beton eller en belægning. Metoden er primært at betragte som en relativ metode til screening af større områder. Metoden skal altid suppleres med øvrige undersøgelser og skal kalibreres vha. borekerner, ophugninger eller endoskopiundersøgelser. Screening med smash giver mulighed for at identificere potentielt beskadigede områder. Ved en FFT-analyse (Fast Fourier Transformation) af anslaget med hammer og hastigheden af overfladen beregnes en mobility-kurve ved at dividere hastigheds-spektret (geofonens signal) med kraftspektret (hammer-slagets signal). Et eksempel på en mobilitets-kurve er vist på Figur B.7.1. Figur 1: Eksempel på mobilitetskurve fra smash undersøgelse (et målepunkt). Bilag 4.A - side 2/8

3 Ved vurdering af s`mash anvendes følgende parametre: Average mobility Stiffness Mobility slope Voids Index Mobility x Slope Er den gennemsnitlige mobilitet (vist som den grønne punkterede linie på Figur B.7.1). Tolkning: Mobilitet mellem 100 og 800 Hz er direkte relateret til densiteten og tykkelsen af mediet. En reduktion af pladetykkelsen medfører en øgning i den gennemsnitlige mobilitet. Hvis det øverste lag af en belægning er helt (eller næsten helt) delamineret fra dybere lag vil mobilitet øges, da den gennemsnitlige mobilitet som måles svarer til det øverste delaminerede lag. En høj værdi sammenlignet med andre målinger i et ellers homogent område vil derfor indikere en delaminering. Er den inverse af hældningen under 80 Hz på mobilitetskurven (markeret som rød streg på figur B.7.1). Hældning af mobilitets-kurven er fleksibilitet ( compliance ) af mediet. Tolkning: Angiver stivheden af mediet omkring målepunktet og vil være en funktion af mediets kvalitet, elementets tykkelse og mediets understøtningsforhold. Værdien skal primært anvendes til at vurdere forskelle i mediet når de øvrige værdier sammenlignes. Hvis der er stenreder i mediet vil dæmpningen af signalet mindskes og dermed stabiliteten af mobilitets-kurven over det undersøgte frekvens-spektrum (50 Hz til 1 khz). Dette medfører en stigende / ikke stabil mobilitetskurve, se Figur B.7.2. Tolkning: En større hældning eller en ikke-stabil mobilitets-kurve angiver større sandsynlighed for stenreder / knust materiale i mediet. Er forholdet mellem det initielle mobilitets-toppunkt og den gennemsnitlige mobilitet. Tolkning: Når der er delaminering eller manglende understopning af mediet vil mobilitets-toppunktet under 100 Hz (det første toppunkt) være meget højere end den gennemsnitlige mobilitet. Hvis voids index er større end 2-4 er det tegn på potentielt ringe område. Angiver Average mobility multipliceret med Mobility slope. Bilag 4.A - side 3/8

4 Figur 2: Typiske signaler sammenlignet med gode signaler. Hvis der er hulrum eller delaminering under et medie ses et kraftig mobilitets-toppunkt ved lave frekvenser (venstre figur). Hvis der er stenreder eller knust/nedbrudt materiale under et medie ses en stigende mobilitetskurve i forhold til mobilitetskurven for et medie uden underliggende skader (højre figur). Undersøgelse af belægninger med s MASH Ved undersøgelse af belægninger, er der en række forskelle i forhold til betonundersøgelser man skal være opmærksom på. Først og fremmest er en belægning væsentlig blødere end beton, derfor fås væsentlig større mobilitet og mindre stivhed. Det har i praksis vist sig at parametrene Average Mobilty, Stiffness og Voids Index er de bedste at evaluere, når skader på belægningen skal lokaliseres. Bilag 4.A - side 4/8

5 1.2 s MASH målinger (omfang, placering og resultater) Der er lavet undersøgelser med s MASH i fire felter. Alle felter blev undersøgt i perioden juni Temperaturen var ca. 15 C og der var hyppige byger Undersøgelsens forløb s MASH-net I Fag 1 Umiddelbart efter undersøgelsen blev der taget syv kerner til kalibrering. Målingerne blev taget fra syd mod nord. Syv målinger på tværs af kørebanen og 25 i længderetningen, én pr meter. s MASH-net II Fag 2/3 Umiddelbart efter undersøgelsen blev der taget seks kerner til kalibrering. Målingerne blev taget fra syd mod nord. Grid: 7x19. Syv målinger på tværs af kørebanen og 19 i længderetningen, én pr meter. s MASH-net III Fag 4/5 Umiddelbart efter undersøgelsen blev der taget fem kerner til kalibrering. Målingerne blev taget fra nord mod syd. Grid: 7x25. Syv målinger på tværs af kørebanen og 25 i længderetningen, én pr meter. s MASH-net IV Ved kantbjælke, nordvest Umiddelbart efter undersøgelsen blev der taget fire kerner til kalibrering. Målingerne blev taget fra nord mod syd. Tre målinger på tværs af kørebanen og 35 i længderetningen, én måling pr. rækværksscepter (én pr 2 m) Placering af målefelter s MASH-net I s MASH-net II s MASH-net IV s MASH-net III Nord Figur 1: Principskitse der viser s MASH-nettenes placering. Bilag 4.A - side 5/8

6 Øst Figur 2: Principskitse der viser hvor målepunkter er placeret på tværs af broen for net I til III Øst Figur 3: Principskitse der viser hvor målepunkter er placeret på tværs af broen for net IV Visuel registrering i målefelter Der henvises til de noter sidst i dette bilag s MASH resultater På de sidste sider i dette bilag, er medtaget udskrift af s MASH-målinger fra Excell, for samtlige målefelter. Der er tre grafer pr. målefelt: Average mobility, Stiffness og Voids Index. Graferne for Mobility Slope og Mobility x Slope er ikke medtaget, idet den fysiske tolkning af resultaterne ved nærværende målinger er uklar. Placering af borekerner er angivet på graferne. Bilag 4.A - side 6/8

7 Voids Index Stiffness Fag 1 Fag 2/3 Fag 4/5 Average Mobillity Figur 4: Resultatoverblik. Bilag 4.A - side 7/8

8 1.2.5 Udtagne kerner til kalibrering Følgende farver er benyttet til at vise kernernes tilstand: OK (hvid): Ingen synlige skader, ingen delamineringer/adskillelser Let nedbrudt/delamineret (gul): Fx adskillelse i mellem belægning og beskyttelsesbeton Nedbrudt (rød): Delamineringer, synlig nedbrudt belægning eller beskyttelsesbeton Vurdering I det følgende vil net IV blive vurderet særskilt, idet feltet ikke ligner de øvrige mht. belægningsopbygning og ydre påvirkninger. Net I til III Ser man overordnet på de tre net så er de mest iøjnefaldende forskelle at net I har det dårligere end net II som igen har det dårligere end net III. Yderligere ses det at de dårligste områder findes i den vestlige del af net I og II. (Øverste del af nettene i Figur 4) De udtagne kerner viser en mindre præcis korrelation imellem kernetilstand og s MASH-målingerne. Da den eneste fundne skade er delaminering imellem beskyttelsesbetonen og belægningen, må det forventes at en stor del af usikkerheden skyldes, at nogle kerne adskilles ved udtagningen og derved kan det ske at en god kerne bliver registreret som en dårlig. Ophugningerne viste en væsentlig bedre korrelation med målingerne. Net IV Målingerne viser, at der i række 1 helt op mod kantbjælken er skadet beton. Bare ca. 50 cm fra kantbjælken er der kun mindre skader. Dette er verificeret ved udtagning af kerner. Det viste sig at beskyttelse op til kantbjælken var så nedbrudt at det havde konsistens som grus. Den lille lomme i søjle 26-27, hvor der også ses at være dårlig beton helt uden i række 3, er sammenfaldende med en ca. 1 m 2 stor afskalning med våde udfældninger på undersiden. At målinger skal kunne skyldes randeffekter fra kantbjælken kan udelukkes idet der ikke ses skader i række 1 for de første ca. 4 målepunkter. 1.3 Konklusion Målingerne indikerer at belægning og beskyttelsesbeton har det dårligere i den vestlige side i fag 1 og 2/3. Deciderede skader er ikke observeret. Beskyttelsesbetonen langs kantbjælken er generelt stærkt nedbrudt. Bilag 4.A - side 8/8