Dynamische E-Modul Bestimmung mittels Dehnwellen-Messung

Die Bestimmung des dynamischen E-Moduls mit Dehnwellen-Messungen ist eine Ultraschall-Messmethode zur direkten Bestimmung von elastischen Materialkennwerten als vielseitige Unterstützung im Baustofflabor und in der  Denkmalpflege.

Im Bauwesen, der Geophysik sowie der Denkmalpflege ist die Bestimmung spezifischer Materialparameter, wie die Ausbreitungsgeschwindigkeit elastischer Wellen, die Poissonsche Querkontraktionszahl und der Elastizitätsmodul Grundlage zur Materialbeurteilung und dient als Ausgangspunkt zu anschließenden Maßnahmen wie Qualitätsbewertung, Restaurierung oder Konservierung.

Das Hauptanwendungsgebiet des Dehnwellen-Messverfahrens besteht in der Bestimmung der elastischen Kennwerte aus den Messwerten Laufzeit der Longitudinalwelle und Frequenz der Dehnwelle:

  • Schallgeschwindigkeit (VP, VD, VS und VR)
  • Querdehnzahl (Poisson-Zahl)
  • dynamische E- und G-Moduls

Zum Einsatz kommen Materialproben in Prismen- oder Bohrkernform, mit einer Länge im Bereich von 2 – 70 cm und einem Längen-Breiten-Verhältnis von ca. 2:1 bis 4:1. Sie werden in Stahlformen hergestellt oder den Messobjekten wie z. B. Skulpturen aus dem nicht sichtbaren Bereich entnommen.

Der Materialzustand kann mit diesen Absolutwerten wesentlich detaillierter beschrieben werden als bei reiner Durchschallungsmessung, die Relativwerte liefern. Der Einfluss von z. B. verschiedenen Binde- und  Konservierungsmitteln auf das Original ist damit mess- und berechenbar. Es ergibt sich wiederum die Möglichkeit, aus Vor- und Nachmessung die Auswirkung, den Erfolg zu dokumentieren.

Ein weiteres Einsatzgebiet dieser Prüfmethode ist die optimierte Herstellung von Mörteln und Steinersatz- oder Steinergänzungsmassen. Diese können gezielt auf die benötigten Eigenschaften abgestimmt werden.

 

Quellen & Literaturhinweis:

[1] Beiträge zur Baustoffforschung (PDF: Anwendung Dehnwellenmessung)
[2] Bestimmung elastischer Konstanten durch Schallgeschwindigkeitsmessungen (PDF: Sonderdruck 1961, Bestimmung elastischer Konstanten)

Normen:
Naturstein - DIN EN 14146: Prüfverfahren für Naturstein – Bestimmung des dynamischen Elastizitätsmoduls (durch Messung der Resonanzfrequenz der Grundschwingung); Deutsche Fassung EN 14146:2004