AT394905B - Verfahren und einrichtung zum messen der eigenschaften, besonders der verdichtbarkeit einer steifen, vergiessbaren masse - Google Patents

Description

AT 394 905 B

Verfahren und Einrichtung zum Messen der Eigenschaften, besonders der Verdichtbarkeit einer steifen, vergießbaren Masse.

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen der Eigenschaften, besonders der Verdichtbarkeit, einer steifen, vergießbaren Masse, wie einer frischen Betonmasse, wobei - eine Probe mit einem vorbestimmten Gewicht aus der Masse entnommen wird, - die Probe einem Verdichtungseffekt ausgesetzt wird, und - die Größe der Zusammendrückung (S) der Probe und der dazu verwendeten Arbeit bestimmt werden.

In der Betonindustrie haben technische Entwicklungen zum Gebrauch von Betonmassen geführt, die in immer geringerem Maße Wasser enthalten. Die Ursache dafür ist, daß je geringer der Wassergehalt der Masse ist, umso besser sind die dadurch erreichten Festigkeitswerte, vorausgesetzt daß die übrigen Mengungsverhältnisse der Masse unverändert bleiben. Die theoretische, optimale, für Hydratation benötigte Wassermenge ist 22-40 Prozent, was auf der Zementmenge basiert, wobei das Verhältnis Wasser/Zement, d. h. das w/c-Verhältnis, im Bereich 0,22-0,40 liegt Diese sogenannten erdfeuchten Massen sind schwer auszuformen und zu gießen, auch weil die jetzige Tendenz ist, den Zement äußerst fein zu mahlen, um eine effizientere und schnellere Ausnutzung der resultierenden Festigkeitseigenschaften des Betons zu ermöglichen. Solche Massen werden steif oder halbsteif genannt

Erdfeuchte Betonmassen werden hauptsächlich in modernen Gleitschalungsbauverfahren verwendet Für plastische Massen existieren zufriedenstellende Verfahren und Anordnungen zum Messen der Eigenschaften, besonders der Verdichtbarkeit der Masse, während keine passenden Verfahren und Anordnungen zum exakten Messen der Verdichtbarkeit von steifen und halbsteifen Massen vorhanden sind, was einen bedeutenden Nachteil beim Gebrauch von Betonmassen darstellt. Je dichter der Beton in dem fertiggegossenen Produkt ist umso höher ist die Festigkeit des erreichten Produkts, und deshalb sind Informationen über die Verdichtbarkeit einer vergießbaren Betonmasse zum Erreichen eines akzeptablen Endergebnisses sehr wichtig.

Die Verdichtbarkeit einer Betonmasse ist wesentlich von der Steife der Masse abhängig. Wenn die Masse zu steif ist wird das erhaltene Gußstück schlecht verdichtet und es enthält eine ganze Menge Luftblasen, während eine zu plastische Masse zu niedrigen Festigkeitswerten führt und außerdem ist es schwer, die Form und die Toleranzen eines ohne eine feste Gießform gegossenen Produkts zu kontrollieren. Die Verdichtbarkeit einer Masse wird nicht nur von den Mengen und Verhältnissen der verschiedenen Ingredienzen beeinflußt, sondern auch von deren Qualität und Größe und anderen solchen variierenden Faktoren. Deshalb ist es wichtig, zuverlässige Kenntnisse von der Verdichtbarkeit der Masse zu erhalten, und zwar schon vor dem Gießen der Masse.

Die Plastizität und Verdichtungseigenschaften plastischer Betonmassen werden heutzutage nach verschiedenen Verfahren untersucht, unter welchen die folgenden als die wichtigsten erwähnt werden könnten: - eine Verdichtungsfaktorprüfung, wobei die Betonmasse mittels Fallschlägen veranlaßt wird, einen Meßapparat zu passieren, - eine Konsistenzprüfung, d. h. ein Messen der Senkung, wobei die Gießform eines in einer bestimmten Weise verdichteten Betonkegels entfernt wird und eine im Kegel bleibende Senkung gemessen wird, - eine Rührzeitprüfung, d. h. eine Vebe-Prüfung, wobei eine in einem konischen Betonkörper entstandene Senkung in derselben Weise gemessen wird, aber jetzt wird die Senkungsbildung durch Rütteln intensiviert.

Diese Verfahren sowie verschiedene andere Untersuchungsweisen der Masse sind für plastische Massen geeignet und einige davon auch für sogenannte halbsteife Massen. Je steifer die Masse ist, umso schlechter sind die jetzt vorhandenen Möglichkeiten zu einer genauen Bestimmung der Eigenschaften der Masse geeignet.

Bei steifen Betonmassen war es früher notwendig, zu versuchen, die Verdichtbarkeit der jeweils zu gießenden Betonmasse mangels geeigneter Meßverfahren und -einrichtungen bloß durch Befühlen mit den Händen jeweils auf der Basis von berufsmäßigem Können und Erfahrungen zu bestimmen. Eine frische, steife Masse mit den Händen zu untersuchen, ist jedoch unzuverlässig und subjektiv, was häufig zur Verwerfung gegossener Produkte führt.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das die obenerwähnten Nachteile vermeidet und ein genaueres Messen der Verdichtbarkeit einer steifen, vergießbaren Masse ermöglicht Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren eingangs erwähnter Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß - die Probe mit einer konstanten Kraft in zwei entgegengesetzten Richtungen zusammengedrückt wird, - die Probe unter einem konstanten Druck zwischen zwei geneigten Flächen einer Scherverdichtung ausgesetzt wird, welche Flächen sich parallel zueinander erstrecken und ihre Position durch Rotation ändern, und - das Volumen der Probe bei Beginn der Verdichtung und nach bestimmten Verdichtungsimpulsen gemessen wird. -2-

AT 394 905 B

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, daß die Bestimmung der Verdichtbarkeit einer Betonmasse mit einer Maschine unter genau einheitlichen Verhältnissen ausgeführt wird, die für verschiedene Proben reproduzierbar sind, wobei die über die Verdichtbarkeit erhaltene Information immer zuverlässig ist. Die finnische Patentschrift 64 073 beschreibt eine Technik zur effizienten Verdichtung steifer Betonmassen, d. h. ein sogenanntes Scherverdichtungsverfahren. Bei dieser Messung können die verschiedenen Parameter, wie das Gewicht der Probe und der auf die Probe gerichtete Druck konstant gehalten werden, so daß nur die Zusammensetzung der Probe variiert. Bei der Herstellung von Betonstücken wird eine Prüfungsserie mit einer besonderen Gießmaschine ausgeführt, und zwar zur Bestimmung der an der Probe gemessenen Verdichtbarkeit, d. h. da* Änderung der Dichte, und weiter zur Bestimmung der Festigkeit der fertiggegossenen Produkte, wobei somit eine obere und untere Grenze für die Verdichtbarkeit der Masse erhalten werden, welche Grenzen spezifisch für diese besondere Gießmaschine sind und innerhalb welcher Grenzen es leicht ist, diese Betonmassen mit Erfolg zu erwünschten Produkten zu gießen.

Dank des erfmdungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die Zusammensetzung der in einem Betonmischer herzustellenden Betonmasse unmittelbar auf Basis der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen definierten Meßwerte über die Verdichtbarkeit von Proben so einzustellen, daß die Dichte und die Frischfestigkeit des gegossenen Produkts die erwünschten Werte haben. Auf diese Weise ist es möglich, ein Verwerfen fertiger Produkte sowie die damit zusammenhängende, unnötige Arbeit zu vermeiden. Die Verdichtbarkeit einer steifen Betonmasse kann ebenso genau untersucht werden, wie es früher nur bei plastischen Massen möglich war. Also eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders zur Kontrolle der Herstellung von Betonprodukten.

Ein Messen der Verdichtbarkeit gemäß der vorliegenden Erfindung führt zu genauer Information über eine Zunahme der Dichte der aus der Masse entnommenen Probe, wenn die Masse in einer präzisen, vorbestimmten Weise zusammengedrückt wird. Die Dichte der Probe kann während der Prüfung mittels konventioneller Berechnungen kontinuierlich bestimmt werden, wenn die Probe gewogen ist und das Volumen der Probenmasse kontinuierlich in dem Prüfungsgerät überwacht wird. Sowohl die endgültige Dichte des Prüfstücks als auch die Änderungen der Dichte im Anfangsstadium der Prüfung sind bedeutsam für die Verdichtbarkeit.

Zum Abschätzen der Qualität des zu gießenden Betons ist es besonders wichtig zu wissen, wie fest der Beton sein wird, nachdem der Hydratationsprozeß darin abgeschlossen ist In der Praxis wird die Qualität des Betons mit Hilfe von Festigkeitsprüfungsstücken und aus dem fertigen Produkt abgeschnittenen Proben kontrolliert.

Es ist schwer und unzuverlässig, Festigkeitsprüfungsstücke von einer steifen Betonmasse auszuformen, weil es schwer ist, mittels der jetzigen Prüfungsverfahren kompakte Proben zustandezubringen. Durch Rütteln wird gar nicht immer eine Zusammendrückung erreicht. Ein teures, nützliches Produkt wird oft dadurch verdorben, daß eine Probe vom Fertigprodukt abgeschnitten wird.

Das vorliegende Verfahren ermöglicht eine Ausformung kompakter Prüfungsstücke von gleichmäßiger Qualität, so daß die Verdichtbarkeit auch steifer Massen untersucht werden kann. Die Erfindung sichert, daß die Verdichtung der Proben zu Prüfungsstücken immer mit einer Maschine unter genau einheitlichen Umständen ausgeführt wird und daß die Bestigkeitsmeßergebnisse verschiedener Laboratorien sowohl bei frischem als auch bei erhärtetem Betrat miteinander vergleichbar sind.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Einrichtung zur Anwendung des obenbeschriebenen Verfahrens, welche Einrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Verdichtungsgerät mit zwei Verdichtungsplatten vorgesehen ist, deren Oberflächen sich parallel zueinander erstrecken und die um eine hinsichtlich der Oberflächen der Verdichtungsplatten geneigt verlaufende Rotationsachse rotierbar sind, um eine Scherverdichtung auf die im Behälter befindliche Probe aus zwei entgegengesetzten Richtungen auszuüben, und eine kraftbetriebene Versetzungsvorrichtung zum Pressen der einen Verdichtungsplatte auf die andere Verdichtungsplatte hin vorgesehen sind.

Die auf die Probe zu richtende Scherverdichtung kann in einem Gerät dieser Ausbildung sehr gut kontrolliert werden, so daß alle von den Proben unter einheitlichen Meßbedingungen erhaltenen Meßergebnisse gegenseitig vergleichbar sind.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung genauer beschrieben. In der Zeichnung zeigen die

Fig. 1 eine detaillierte Vorderansicht der Konstruktion einer erfindungsgemäßen Einrichtung in einer Füllstellung, die Figuren 2 und 3 Schnittansichten der Einrichtung gemäß den Linien (Π-Π) respektive (III-III) der

Figur 1, die Fig. 4 einen vergrößerten axialen Schnitt eines Verdichtungsbehälters der Einrichtung mit seinen Verdichtungskolben in einer Betriebsstellung, die Fig. 5 verschiedene Betriebsstadien des erfindungsgemäßen Verfahrens, und die

Fig. 6 ein Beispiel für eine mittels der Einrichtung ausgeführte Verdichtbarkeitsmessung einer Betonmasse.

Die in den Figuren 1-4 dargestellte Einrichtung umfaßt einen vertikalen, an einem Rahmen (1) befestigten Verdichtungszylinder (2) und einen unteren, an einer rotierbaren Vertikalachse (4) befestigten Verdichtungskolben (3) zum Schließen des unteren Endes des Zylinders.

Eine vertikale Achse (6) ist rotierbar an einem Schlitten (5) montiert, der vertikal gleitend an dem Rahmen (1) oberhalb des Verdichtungszylinders (2) montiert ist Ein oberer Verdichtungskolben (7) ist zum Schließen -3-

Claims (7)

1. AT 394 905 B des oberen Endes des Verdichtungszylinders an der erwähnten Achse (6) befestigt. Die vertikale Achse (6) ist an einer Kolbenstange eines an dem Rahmen (1) montierten hydraulischen Zylinders (8) befestigt, mittels welcher Kolbenstange der Schlitten (5) und sein Kolben (7) vertikal verschiebbar sind. Die Basis des Rahmens (1) trägt ein Getriebe (9), das mit der Vertikalachse (4) des unteren Verdichtungskolbens (3) und über eine Zwischenachse (10) und ein Übersetzungsgetriebe (11) mit der Vertikalachse (6) des oberen Verdichtungskolbens (7) verbunden ist, so daß die beiden vertikalen Achsen mit derselben Geschwindigkeit rotieren. Das Getriebe (9) wird von einem elektrischen Motor (12) in Drehung versetzt. Jeder Verdichtungskolben bildet eine runde Platte (13) respektive (14), die hinsichtlich der Vertikalachse geneigt angeordnet ist Die beiden Kolben sind in der Weise schräg an den Achsen montiert, daß ihre Platten (13), (14) parallel zueinander liegen, wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist Weiter umfaßt die Einrichtung einen Meßtisch (15), der mit z. B. Anzeigeinstrumenten (16-18) für den Druck des hydraulischen Zylinders (8), die Umdrehungszahl der Verdichtungskolben (3) und (7) und die Verschiebung des Schlittens (5) versehen ist. Eine Skala (19) ist an der Seite des Rahmens (1) befestigt, um die vertikale Lage des Schlittens (5) direkt anzuzeigen. Fig. 5 verdeutlicht ein mittels der Einrichtung ausgeführtes Meßverfahren. Eine Probe (20) mit einer vorbestimmten Masse (m) wird aus der Betonmasse entnommen. Die Probe wird in einen Verdichtungszylinder (2) mit einer Querschnittsfläche (F) gegossen und der obere Verdichtungskolben (7) wird auf die Probe gesenkt. Der Kolben (7) wird mittels des hydraulischen Zylinders (8) mit einer konstanten Kraft (P) an die Probe gepreßt. Darauf werden die Kolben (3) und (7) mittels des elektrischen Motors (9) gedreht, wobei ihre in einer geneigten Lage montierten Platten (13), (14), einen Scherverdichtungseffekt auf die Probe ausüben. Die Folge davon ist, daß die Probe nach einer vorbestimmten Anzahl Umdrehungen (n) der Kolben um einen Abstand (S) verdichtet wird, was auch von der Skala (19) ablesbar ist, wobei das Volumen der Probe sich auf einen Wert (Vf) ändert Die verdichtete Probe kann als ein zylindrisches Probenstück (22) entnommen werden, an dem die Festigkeitseigenschaften der Betonmasse nach der Härtung berechnet werden. Der elektrische Motor (9) wird mit einem frei wählbaren Programm so gesteuert, daß er in vorbestimmten Zeitabständen stoppt, wobei die Umdrehungszahlen (n) und die mitsprechenden Senkungen (S) abzulesen sind. Alternativ kann der elektrische Motor (9) kontinuierlich laufen, wobei die Umdrehungszahlen der Kolben (3) und (7) und die Senkungen kontinuierlich auf den Speicher einer Prozeßeinheit (23) übertragen werden, um die Verdichtbarkeit der Probe mittels eines Registrierapparats (21) zu zeigen. Die Verdichtbarkeit der Probe kann als Dichtewert der Ptobe als Funktion der Anzahl der Umdrehungen der an den Kolben angeordneten geneigten Flächen d. h. als Funktion der Anzahl der auf die Probe übertragenen Verdichtungsimpulse, graphisch dargestellt werden. Figur 6 zeigt ein Beispiel für eine Möglichkeit zum Kontrollieren der Verdichtbarkeit des Betons. Eine Kurve (A) in der Figur 6 zeigt die Änderung der Dichte einer aus dm Betonmasse entnommenen Probe beim Fortschreiten der Verdichtung, wenn die Probe mittels der früher beschriebenen Einrichtung unter der Einwirkung eines konstanten Zusammendrückungsdrucks P= 1,5 bar einer Scherverdichtung ausgesetzt wird. Das Wasser/Zement-Verhältnis w/c der von der Kurve (A) dargestellten Betonmasse war 0,328. Entsprechend zeigt die Kurve (B) die Ergebnisse einer mit derselben Betonmasse ausgeführten Prüfung, wenn das Wasser/Zement-Verhältnis 0,361 ist. Im übrigen ist die Masse identisch in diesen zwei Prüfungen. In diesem Beispiel führt die Gießmaschine den Gießprozeß mittels dieser zwei Betonmassen mit Erfolg aus. Erfahrungen zeigen an, daß dieses Betongießen auch mit Betonmassen anderer Art gelingen wird, vorausgesetzt daß ihre Verdichtungseigenschaften zwischen den Kurven (A) und (B) liegen, wenn die Messung gemäß der Erfindung ausgeführt wird. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die Verdichtbarkeit einer Betonmasse, die soeben hergestellt wird, schnell, d. h. in einigen zig Sekunden, zu messen, wobei zuverlässig Kenntnis über die Anwendbarkeit der Betonmasse auf die jeweilige Gießarbeit mittels einer bestimmten Gießmaschine erhalten wird. Die Zeichnungen und die darauf gerichtete Beschreibung sind nur zur Veranschaulichung der Idee der Erfindung bestimmt. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Einrichtung können im Rahmen der Patentansprüche variieren. Die Erfindung ist auch zum Messen der Eigenschaften anderer, frischem Beton ähnlicher Massen, wie sie z. B. bei Ziegelherstellung Vorkommen, und zum Messen gewisser, geodätischer Eigenschaften des Bodens geeignet PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Messen der Eigenschaften, besonders der Verdichtbarkeit einer steifen, veigießbaren Masse, wie einer frischen Betonmasse, wobei -4- AT 394 905 B - eine Probe mit einem vorbestimmten Gewicht aus der Masse entnommen wird, - die Probe einem Verdichtungseffekt ausgesetzt wird, und - die Größe der Zusammendrückung der Probe und der dazu verwendeten Arbeit bestimmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß - die Probe (20) mit einer konstanten Kraft (P) in zwei entgegengesetzt«! Richtungen zusammengedrückt wird, - die Probe unter einem konstanten Druck zwischen zwei geneigten Flächen (13,14) einer Scherverdichtung ausgesetzt wird, welche Fläch«! sich parallel zueinander erstrecken und ihre Position durch Rotation ändern, und - das Volumen (V und Vt) der Probe bei Beginn der V«dichtung und nach bestimmten Verdichtungsimpulsen (n) gemessen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe (20) zur Bestimmung ihrer Dichte nach der V«dichtung gewogen und gemessen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen (Vt) der Probe (20) respektive deren Dichte als Funktion der Anzahl (n) der Umdrehungen der erwähnten geneigten Flächen (13,14) gemessen wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeit eines aus der verdichteten Probe (20) bestehenden Prüfungsstücks (22) nach dessen Härtung bestimmt wird.
5. 5. Einrichtung zum Messen der Eigenschaften, besonders der Verdichtbarkeit einer steifen, vergießbaren Masse, wie einer frischen Betonmasse, welche Einrichtung - einen Behälter für eine Betonprobe mit einem vorbestimmten Gewicht (m), - eine Zusammendrückvomchtung zum Zusammendrücken der Probe, und - eine Meßvorrichtung zum Messen der Zusammendrückung der Probe umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verdichtungsgerät mit zwei Verdichtungsplatten (13,14) vorgesehen ist, deren Oberflächen sich parallel zueinander erstrecken und die um eine hinsichtlich der Oberflächen der Verdichtungsplatten (13,14) geneigt verlaufende Rotationsachse (4,6) rotierbar sind, um eine Scherverdichtung auf die im Behälter (2) befindliche Probe (20) aus zwei entgegengesetzten Richtungen auszuüben, und eine kraftbetriebene Versetzvorrichtung (6,8) zum Pressen der einen Verdichtungsplatte auf die andere Verdichtungsplatte hin, vorgesehen sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtungsplatten (13,14) an Kolben (3, 7) angeordnet sind, die sich in den zylindrisch ausgebildeten Behälter (2) von entgegengesetzten Seiten her erstrecken, wobei diese Kolben an koaxial rotierenden Achsen (4,6) in der Weise montiert sind, daß die Verdichtungsplatten hinsichtlich der rotierenden Achsen geneigt angeordnet sind und daß die Einrichtung mit einem Instrument (17) versehen ist, das die Umdrehungszahl (n) der roti«enden Achse (6) anzeigt
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Achse (6) des einen Kolbens (7) mittels eines druckmediumbetätigten Arbeitszylinders (8) axial verschiebbar ist und zwar zum Pressen der Verdichtungsplatte (14) an die in den Behälter (2) eingebrachte Probe (20), und daß die Einrichtung mit einem Instrument (19) versehen ist, das die axiale Bewegung der rotierend«! Achse (6) anzeigt Hiezu 2 Blatt Zeichnung«! -5-