Verteilte Rissbreitenmessung im Betonbau mittels faseroptischer Sensorik: Neue Anwendung von verteilten faseroptischen Messsystemen

Risse und deren Veränderung sind wesentliche Indikatoren für Betonbauten. Konventionelle Risssensoren können nur bekannte Risse punktuell erfassen bzw. deren Weitenänderung bestimmen. In diesem Beitrag wird ein neues Rissmesssystem vorgestellt, welches mit nachträglich an der Betonoberfläche verklebten kostengünstigen Glasfasersensoren über weite Strecken Risse erfasst, ohne deren Lage zuvor zu kennen. Mit verteilten faseroptischen Messungen (engl. Distributed Fibre Optic Sensing „DFOS“) können bis zu einer Einzelmesslänge von 70,0 m neue Risse identifiziert, auf 3,5 cm verortet sowie deren Weitenänderungen bestimmt werden. Die erreichten Genauigkeiten betragen 0,035 mm (Labormaßstab) und 0,15 mm (reale Anwendungen). Mit DFOS werden somit Einzelrisse bei im Stahlbetonbau üblichen Rissabständen von 15 cm messbar, auch wenn keine direkte Sichtverbindung vorliegt. Es wird ein neu entwickelter Auswertealgorithmus vorgestellt, mit dem zusätzlich die historische Rissentwicklung erfasst wird. Bei Epochenmessungen kann mit diesem auf eine zwischenzeitlich aufgetretene maximale Rissbreite rückgeschlossen werden. Laborversuche und reale Messungen im Zuge einer Pilotanwendung von mehr als einem Jahr zeigen die Methodik sowie die Randbedingungen bei der Wahl der Faser und des Klebers. Gegenüberstellungen verschiedener Messsysteme ergeben eine erreichte Genauigkeit in ähnlicher Größenordnung wie konventionelle Risssensoren.