Original paper

Drilling resistance: overview and outlook

Pamplona, Marisa; Kocher, Mathias; Snethlage, Rolf; Barros, Luí s Aires

Abstract

Drilling resistance technique is a valuable tool to be used in the field of conservation and restoration of our cultural heritage. Strength and strength profile measurements allow scientists to detect forms of deterioration and address adequate conservation actions. In this paper the drilling technique is described regarding its development during the last century and its function principle. Some advantages and some limits are highlighted. A correspondence between drilling force and drill bit diameter is established, so results obtained with bits of different diameter can be directly compared. Using results from different sources a linear relation between drilling resistance (DR) with uniaxial compressive strength (UCS) is derived. Furthermore, the drilling resistance and UCS values were related to the well-known Mohs hardness scale. A wider spreading of the drilling resistance method can be achieved by direct comparison with other strength parameters if the correlation expressed in this paper is further tested.

Kurzfassung

Bohrhärtemessungen sind ein wertvolles Instrument zur Untersuchung und somit zum Erhalt unseres kulturellen Erbes. Festigkeitsbestimmungen sowie die Messung der Festigkeiten entlang von Bohrprofilen ermöglichen es Wissenschaftlern, Schäden zu detektieren und entsprechende Maßnahmen einzuleiten. In diesem Artikel wird die Technik der Bohrhärtemessung anhand ihrer Entwicklung und ihres Funktionsprinzips während der letzten 100 Jahre erklärt. Es werden die Vorteile sowie die Grenzen der Methode aufgezeigt. Ein Zusammenhang zwischen der gemessenen Bohrhärte und dem verwendeten Bohrerdurchmesser wird aufgestellt, sodass künftige Ergebnisse, die mit unterschiedlichen Bohrern erzielt werden, miteinander verglichen werden können. Verwendet man die Ergebnisse unterschiedlicher Quellen, lässt sich ein linearer Zusammenhang zwischen Bohrhärte (DRi) und Druckfestigkeit (UCS) zeigen. Darüber hinaus wird der Zusammenhang zwischen der Bohrhärte und der Mohs'schen Härteskala aufgezeigt. Ein erheblich erweiterter Anwendungsbereich der Methodik könnte durch die Korrelation mit anderen Festigkeitskennwerten erreicht werden, wenn sich die in diesem Artikel aufgezeigten Zusammenhänge durch künftige Untersuchungen bestätigen ließen.

Keywords

drilling resistancedrill bit diametersuniaxial compressive strengthmohs hardness