DD235221A1 - PROCESS FOR REGULATING THE VIBRATION COMPACTION OF PREFERABLY FRESH CONCRETE - Google Patents

Abstract

Die Erfindung hat ein Verfahren zur Regelung der Vibrationsverdichtung zum Inhalt. Mittels bekannter Messwertgeber wird die Schwingungsbeschleunigung des Frischbetons gemessen. Durch Ausfiltern der Grundschwingung und der fuer die starren Massen charakteristischen Oberwellen kann ein, die plastische Deformation des Frischbetons kennzeichnendes Signal gewonnen werden. Bei Vibrationsgeraeten mit variablen Schwingungsparametern wird die Beschleunigung immer dann stufenweise erhoeht, wenn kein charakteristisches Signal mehr vorhanden ist. Der Verdichtungsprozess wird beendet, wenn trotz Beschleunigungserhoehung keine weiteren plastischen Deformationen auftreten, somit kein charakteristisches Signal mehr entsteht, bzw. wenn bei Vibration mit konstanten Schwingungsparametern das charakteristische Signal verschwindet. Fig. 1The invention has a method for controlling the vibration compaction content. By means of known transducers, the vibration acceleration of the fresh concrete is measured. By filtering out the fundamental vibration and the harmonics characteristic of the rigid masses, a signal indicative of the plastic deformation of the fresh concrete can be obtained. For vibrators with variable vibration parameters, the acceleration is increased incrementally whenever no characteristic signal is present. The compaction process is terminated when despite acceleration acceleration no further plastic deformation occurs, thus no more characteristic signal is produced or when the characteristic signal disappears during vibration with constant oscillation parameters. Fig. 1

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Vibrationsverdichtung von Frischbeton oder ähnlichen Gemischen. Regelgrößen sind Vibrationsdauer und Schwingungsbeschleunigung des Erregers.The invention relates to a method for controlling the vibrational compression of fresh concrete or similar mixtures. Controlled variables are vibration duration and vibration acceleration of the pathogen.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bekannt ist die Vibrationsverdichtung als das am häufigsten angewendete Verfahren, die Lagerungsdichte des Frischbetons so zu erhöhen, daß die Endfestigkeit des Betons maximal wird. Die Wirklichkeit der Verdichtung wird durch erzeugnisspezifische und durch fertigungsspezifische Einflüsse bestimmt. Erzeugnisspezifische Einflüsse sind z. B. die Elementegeometrie oder die Lage der Bewehrung. Die wichtigsten fertigungsspezifischen Einflüsse auf den Verdichtungsprozeß sind die Schwingungsparameter des aus Vibrationseinrichtung, Form und Frischbeton bestehenden Systems und die Dauer der Verdichtung. Schwingungsparameter sind Frequenz, Schwingungsbeschleunigung als Funktion von Ort und Zeit und daraus abgeleitete Größen. Gegenwärtig erfolgt die Vibrationsverdichtung bei konstanten, experimentell festgelegten Schwingungsparametern. Die Verdichtungsdauer wird als Festwert gesteuert oder vom Bediener entsprechend dem Wasseraustritt an der Betonoberfläche festgelegt. Während das letztgenannte Verfahren sehr ungenau ist, ermöglichen Festwertsteuerungen von Vibrationsdauer und Schwingungsparametern keine optimale Prozeßgestaltung, da variable Einflüsse, wie Streuungen der Zusammensetzung des Frischbetons nicht berücksichtigt werden. In der OS 2 703 405 wird ein Verfahren dargelegt, eine optimale Rüttelfrequenz zu bestimmen. Hierzu ist eine Meßreihe mit verschiedenen Frequenzen an mehreren zu fertigenden Bauteilen erforderlich, aus der anschließend die optimale Frequenz ermittelt wird. Eine Regelung entsprechend dem aktuellen Zustand der Verdichtung ist hier nicht möglich.Vibratory compaction is known as the most commonly used method of increasing the storage density of the fresh concrete so that the final strength of the concrete becomes maximum. The reality of compaction is determined by product-specific and production-specific influences. Product-specific influences are z. B. the element geometry or the position of the reinforcement. The most important production-specific influences on the compaction process are the vibration parameters of the system consisting of vibrating device, mold and fresh concrete and the duration of compaction. Vibration parameters are frequency, vibration acceleration as a function of location and time, and variables derived therefrom. At present, vibration compression takes place at constant, experimentally determined vibration parameters. The compaction time is controlled as a fixed value or set by the operator according to the water outlet on the concrete surface. While the latter method is very inaccurate, fixed value controls of vibration duration and vibration parameters do not allow optimum process design, since variable influences, such as variations in the composition of the fresh concrete are not taken into account. In OS 2 703 405 a method is set out to determine an optimal shaker frequency. For this purpose, a series of measurements with different frequencies at several components to be manufactured is required, from which then the optimum frequency is determined. A regulation according to the current state of compression is not possible here.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, den Verdichtungsprozeß bei veränderlichen Frischbetonzusammensetzung und Elementegeometrie ökonomisch optimal zu gestalten. Die Erreichung einer maximalen Frischbetondichte und die Minimierung destruktiver Prozesse im Beton ermöglichen eine Einsparung an Zement und daraus resultierend eine Kostensenkung.It is an object of the invention to make the compaction process with variable fresh concrete composition and element geometry economically optimal. The achievement of a maximum fresh concrete density and the minimization of destructive processes in the concrete allow a saving in cement and the resulting cost reduction.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren aufzuzeigen, bei dem die Vibrationsverdichtung entsprechend den plastischen Deformationen des Gemisches umgehend geregelt werden kann. Außerdem sollen die destruktiven Vorgänge im Frischbeton oder ähnlichem Gemisch während der Vibrationsverdichtung minimiert werden.The invention has for its object to provide a method in which the vibration compaction can be promptly controlled according to the plastic deformation of the mixture. In addition, the destructive processes in fresh concrete or similar mixture during vibration compaction should be minimized.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß wie folgt gelöst:The object is achieved according to the invention as follows:

Die plastischen Deformationen im Frischbeton oder ähnlichen Gemischen während der Vibrationsverdichtung sind von charakteristischen Oberwellen der Schwingung des Betongemisches begleitet. Nach Messung der Schwingungen werden aus den erhaltenen Meßwerten die Grundschwingung und die für die starren Massen charakteristischen Oberwellen ausgefiltert. Dabei verbleibende Oberwellen, welche ein Maß für die plastische Deformation des Betons sind, werden nun in ein elektrisches, duales Signal umgewandelt. Anhand dieses Signals erfolgt die sofortige Regelung des Verdichtungsprozesses.The plastic deformations in fresh concrete or similar mixtures during vibration compression are accompanied by characteristic harmonics of the vibration of the concrete mixture. After measuring the vibrations, the fundamental and the harmonics characteristic for the rigid masses are filtered out of the measured values obtained. Remaining harmonics, which are a measure of the plastic deformation of the concrete, are now converted into an electrical, dual signal. Based on this signal, the immediate control of the compression process takes place.

Bei der Verdichtung mit konstanten Schwingungsprametern, z. B. bei Unwuchterzeugung, kann der Vorgang beendet werden, wenn kein Signal mehr anliegt.When compacting with constant vibration parameters, z. B. imbalance generation, the process can be terminated when no signal is applied.

Bei der Verdichtung mit variablen Schwingungsparametern, z. B. bei elektromagnetischer Erregung, wird der Prozeß so geregelt, daß die Beschleunigung immer dann stufenweise erhöht wird, wenn kein charakteristisches Signal mehr vorhanden ist, d. h., wenn mit der vorhandenen Beschleunigung keine plastischen Deformationen mehr erreichbar sind. Tritt trotz Beschleunigungserhöhung kein charakteristisches Signal auf, wird der Verdichtungsprozeß beendet. Die vorgeschlagene Regelung nähert den Verdichtungsprozeß einem Optimum an, so daß bei erreichbarem kleinsten Frischbetonporenraum die destruktiven Prozesse im Frischbeton, insbesondere Entmischungsvorgänge, minimiert werden. Sie ist für beliebige Betone und ähnliche Gemische, Querschnitte und Schwingungserregungen anwendbar.When compaction with variable vibration parameters, z. As in electromagnetic excitation, the process is controlled so that the acceleration is always increased gradually when no characteristic signal is present, d. h., If with the existing acceleration no plastic deformation can be achieved. If no characteristic signal occurs despite acceleration increase, the compression process is terminated. The proposed control approximates the compression process to an optimum, so that when the smallest fresh concrete pore space is reached, the destructive processes in the fresh concrete, in particular segregation processes, are minimized. It is applicable to any concretes and similar mixtures, cross-sections and vibrational excitations.

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Anwendungsbeispielexample

Das erfindungsgemäße Verfahren wird an dem folgenden Ausführungsbeispiel anhand einer Regeleinrichtung mit bekannten Gemischen erläutert:The method according to the invention is explained in the following embodiment with reference to a control device with known mixtures:

Die Zeichnung nach Figur 1 zeigt die schematische Darstellung einer, das beschriebene Verfahren realisierenden. Regeleinrichtung.The drawing of Figure 1 shows the schematic representation of a, implementing the method described. Control device.

Die Verdichtung erfolgt auf einem unwuchterregten Rütteltisch. Ein auf der Frischbetonoberfläche (1) kraftschlüssig aufgelegter piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer (2) erzeugt eine der Schwingungsbeschleunigung proportionale Spannung. Der Beschleunigungsaufnehmer wird an einen Meßverstärker (3) angeschlossen. Das verstärkte Signal wird einstellbaren Sperrfiltern (4) zugeführt, an denen ein Voltmeter (5) zur Messung der Ausgangsspannung angeschlossen ist. Die Sperrfilter (4) werden so eingestellt, daß bei Vibration mit leerer Form und Ersatzmasse die Ausgangsspannung minimal wird. An die Sperrfilter (4) schließen sich ein Gleichrichter (6) und ein Schwellwertschalter (7) an. Die Schwellspannung wird so eingestellt, daß bei Vibration mit leerer Form und Ersatzmasse und bei abgeglichenen Sperrfiltern kein Ausgangssignal anliegt. Bei Vibration mit gefüllter Form entstehen die plastischen Deformationen im Frischbeton charakterisierende Oberwellen. Damit liegt am Ausgang des Schwellwertschalters solange eine Spannung an, wie im Frischbeton plastische Deformationen erfolgen.The compaction takes place on an unbalanced vibrating table. A frictionally engaged on the fresh concrete surface (1) piezoelectric acceleration sensor (2) generates a voltage proportional to the vibration acceleration. The accelerometer is connected to a measuring amplifier (3). The amplified signal is fed to adjustable blocking filters (4) to which a voltmeter (5) for measuring the output voltage is connected. The barrier filter (4) are adjusted so that when vibration with empty form and spare mass, the output voltage is minimal. The blocking filter (4) is followed by a rectifier (6) and a threshold value switch (7). The threshold voltage is set so that there is no output signal when vibration with empty form and spare mass and matched barrier filters. When filled with vibration, the plastic deformations in fresh concrete characterize harmonics. As a result, a voltage is present at the output of the threshold switch as long as plastic deformation takes place in the fresh concrete.

An den Schwellwertschalter ist ein Schütz (8) angeschlossen, welcher bei Verschwinden der Ausgangsspannung am Schwellwertschalter den Stromkreis des Vibrators (9) unterbricht und damit den Verdichtungsvorgang beendet.At the threshold value switch, a contactor (8) is connected, which interrupts the circuit of the vibrator (9) when the output voltage at the threshold value switch disappears and thus ends the compression process.

Zum Einschalten des Vibrators muß kurzzeitig an den Eingang des Schwellwertschalters eine Spannung angelegt werden, damit der Schütz einschaltet.To turn on the vibrator, a voltage must be briefly applied to the input of the threshold, so that the contactor turns on.

Figur 2 zeigt die Spannungsverläufe an den mit A, B und C gekennzeichneten Punkten. Am Punkt A liegt eine der gemessenen Beschleunigung proportionale Spannung an, am Punkt B treten nur noch die, die plastische Deformation kennzeichnenden Oberwellen auf, am Punkt C liegt das, für die plastische Deformation charakteristische, duale Signal an.FIG. 2 shows the voltage curves at the points marked A, B and C. At point A there is a voltage proportional to the measured acceleration, at point B only the harmonics characterizing the plastic deformation occur, at point C the dual signal characteristic of the plastic deformation is present.

Claims (3)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Verfahren zur Regelung der Vibrationsverdichtung von vorzugsweise Frischbeton oder ähnlichen Gemischen durch Messung der Schwingungen des Systems, gekennzeichnet dadurch, daß daraus anschließend aus den gewonnenen Meßwerten die Grundschwingung und die für die starren Massen charakteristischen Oberwellen ausgefiltert und dabei verbleibende Oberwellen, die der plastischen Deformation des Betons adäquat sind, in ein duales Signal umgewandelt werden, anhand denen eine sofortige Regelung der Verdichtungsparameter erfolgt.1. A method for controlling the vibration compression of preferably fresh concrete or similar mixtures by measuring the oscillations of the system, characterized in that then from the measured values from the fundamental and characteristic of the rigid mass harmonics filtered out while remaining harmonics, the plastic deformation of the concrete are converted into a dual signal, by means of which an immediate control of the compression parameters takes place. 2. Verfahren zur Regelung der Vibrationsverdichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Anwendung von Vibrationsgeräten mit variablen Schwingungsparametern bei Wegfall des charakteristischen Signals jeweils eine stufenweise Erhöhung der Beschleunigung erfolgt, so lange, bis dadurch keine weitere plastische Deformation des Gemisches mehr erreichbar ist.2. A method for controlling the vibration compression according to item 1, characterized in that the application of vibration equipment with variable vibration parameters in the absence of the characteristic signal in each case a stepwise increase in the acceleration takes place until such time as no further plastic deformation of the mixture is more achievable. 3. Verfahren zur Regelung der Vibrationsverdichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei Anwendung von Vibrationsgeräten mit konstanten Schwingungsparametern der Verdichtungsvorgang dann beendet wird, wenn kein Signal mehr anliegt.3. A method for controlling the vibration compression according to item 1, characterized in that when using vibration equipment with constant vibration parameters of the compression process is terminated when no signal is applied.