Zuverlässige Quantifizierung und Bewertung von Schädigungsprozessen an Bauteiloberflächen und -grenzflächen mit Hilfe optischer und thermografischer zerstörungsfreier Prüfverfahren

Ein Großteil der durch Umweltwelteinflüsse wie z. B. Sonneneinstrahlung, Luftverschmutzung, Feuchtigkeit, Frost-Tau-Wechsel, Erschütterungen und Setzung induzierten Schadensprozesse an Baudenkmalen hat entweder ihren Ausgangspunkt an der Bauteiloberfläche oder wird dort zuerst sichtbar. Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Entwicklung und Bewertung einer effizienten Strategie, mit der diese oberflächennahen Schäden mit modernen automatisierten elektronischen Messverfahren frühzeitig digital erkannt, räumlich erfasst und quantifiziert werden können. Veränderungen können so auch über längere Zeiträume beobachtet und geeignete Schutzmaßnahmen und/oder Ertüchtigungen rechtzeitig durchführt werden.

Die Strategie basiert dabei auf der Kombination der folgenden Messverfahren:

- laserbasierte Verfahren zur Erfassung der äußeren Geometrie und Topologie der Bauteiloberfläche und zur Erfassung von geometrischen Veränderungen (z. B. von Rissen, Vorwölbungen, Verformungen);

- Photogrammetrie zur 3D-Erfassung von Geometrie und Farbgebungen sowie deren zeitliche Veränderungen (z. B. Krustenbildung, Risse);

- aktive Thermografie zur Darstellung von oberflächennahen, aber nicht von außen sichtbaren Defekten (z. B. von Ablösungen, Struktur des Mauerwerks hinter Putz, Feuchte an der Grenzfläche Putz/Mauerwerk oder in Hohlstellen). Die Emissivität der Oberfläche, die auch ein Maß für die Rauigkeit ist, kann ermittelt werden;

- multispektraler Laserscanner zur Quantifizierung von oberflächennahen Feuchteschäden, Salzen und Bewuchs (Verfahren wurde im Rahmen eines bereits abgeschlossenen BBR Projektes entwickelt).

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden die o. g. Messverfahren, die teilweise anderen Bereichen entstammen, für das Bauwesen adaptiert sowie die erforderlichen Algorithmen zur sinnvollen Überlagerung der Messdaten (Datenfusion) der verschiedenen Systeme entwickelt, so dass eine mehrlagige 3D-Darstellung mit sämtlichen komplementären und sich ergänzenden Informationen möglich wird. Die entwickelte Messstrategie und die Messergebnisse wurden an verschiedenen Baudenkmalen mit unterschiedlichen Oberflächen überprüft.