DE19956943A1 - Vorrichtung zur Kontrolle der Verdichtung bei Vibrationsverdichtungsgeräten - Google Patents
Vorrichtung zur Kontrolle der Verdichtung bei VibrationsverdichtungsgerätenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdichtungskontrolle, insbesondere von Schwarzdecken im Straßen- und Wegebau, mit einer Vibrationswalze, die mit einer Verdichtungskontrollvorrichtung versehen ist. Bei der Verdichtung von Schwarzdecken können die aus der Erdverdichtung bekannten Meßmethoden der dynamischen Bodensteifigkeit zur Ermittlung des erreichten Verdichtungszustandes nicht eingesetzt werden, da sich die Asphaltsteifigkeit zwischen zwei Messungen mit der Temperatur ändert und außerdem die Untergrundsteifigkeit jeweils anteilig mitgemessen wird. Um diese Probleme zu lösen, wird eine zweite Vibrationswalze vorgesehen, die mit einer zweiten Verdichtungskontrollvorrichtung versehen ist, wobei die zweite Vibrationswalze mit der ersten Vibrationswalze diese im wesentlichen spurgetreu verfolgend gekoppelt ist. Hierdurch wird für die Gegenüberstellung der ermittelten Meßwerte die Temperaturabhängigkeit der ermittelten Meßwerte elementiert. Des weiteren ist eine Auswerteeinheit vorhanden, die die Meßergebnisse der beiden Verdichtungskontrollvorrichtungen gegenüberstellt. Hierdurch wird die Untergrundsteifigkeit in den Meßwerten eliminiert.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdichtungskontrolle insbeson
dere von Schwarzdecken im Straßen- und Wegebau mit einer Vibrations
walze, die mit einer Verdichtungskontrollvorrichtung versehen ist.
Es ist altbekannt, daß bei der Bearbeitung von Boden mit Verdichtungsge
räten durch die Anwendung von ständigen Verdichtungskontrollen eine
wirtschaftlichere Bauausführung möglich ist. Üblicherweise basieren solche
Verdichtungskontrollvorrichtungen darauf, daß während der Vibrationsver
dichtung des Bodens die Reflektion der Schwingungen gemessen werden,
die vom Verdichtungsgerät übertragen werden: Von einem sehr lockeren
Material wird kaum Vibrationsenergie zurückreflektiert, bereits stark ver
dichteter Boden oder im Extremfall eine massive Betonplatte, gibt dagegen
praktisch die volle Schwingungsenergie an eine Vibrationswalze zurück.
Derartige Verdichtungskontrollvorrichtungen können beispielsweise am
Walzenrahmen befestigte Impuls-Wandler sein, die zusammen mit einem
Beschleunigungs-Meßverfahren mit statistischer Ausführung fungieren.
Es können von einem derartigen Beschleunigungsgeber am Walzenrahmen
aber auch die Schlagkräfte registriert werden, die auftreten, wenn die vi
brierende Bandage einer Vibrationswalze die zu verdichtende Oberfläche
bearbeitet.
Wenn sich bei derartigen Verdichtungskontrollvorrichtungen trotz zuneh
mender Anzahl von Verdichtungsübergängen die Verdichtung nicht mehr
ändert, ist die mit diesem bestimmten Verdichtungsgerät erzielbare höch
ste Dichte erreicht. Diese Dichte ist bereits überschritten, wenn der ermit
telte Wert wieder absinkt, da eine Auflockerung eintritt.
Derartige Verdichtungskontrollvorrichtungen stoßen aber an ihre Grenzen,
wenn es um die Verdichtung von Schwarzdecken geht:
Bei der Ermittlung der dynamischen Bodensteifigkeit mit den oben be schriebenen bekannten Methoden auf Asphaltschichten kann die Steifigkeit und damit die Dichtigkeit der Asphaltschicht nicht genau ermittelt werden, da die Steifigkeit der Asphaltschicht in hohem Maße temperaturabhängig ist. Eine genaue Temperaturmessung der Asphaltschicht ist nicht möglich. Insbesondere kann die leicht zu ermittelnde Oberflächentemperatur der Asphaltschicht nicht als Maß genommen werden für die Temperatur der gesamten Schicht, unter anderem auch, da die Temperatur der Oberflä chenschicht zu stark von Umgebungseinflüssen wie herrschendem Wind oder Regen abhängig ist, die aber keinen Einfluß auf die Temperatur im Inneren der Asphaltschicht haben.
Bei der Ermittlung der dynamischen Bodensteifigkeit mit den oben be schriebenen bekannten Methoden auf Asphaltschichten kann die Steifigkeit und damit die Dichtigkeit der Asphaltschicht nicht genau ermittelt werden, da die Steifigkeit der Asphaltschicht in hohem Maße temperaturabhängig ist. Eine genaue Temperaturmessung der Asphaltschicht ist nicht möglich. Insbesondere kann die leicht zu ermittelnde Oberflächentemperatur der Asphaltschicht nicht als Maß genommen werden für die Temperatur der gesamten Schicht, unter anderem auch, da die Temperatur der Oberflä chenschicht zu stark von Umgebungseinflüssen wie herrschendem Wind oder Regen abhängig ist, die aber keinen Einfluß auf die Temperatur im Inneren der Asphaltschicht haben.
Letztlich sind somit die bei Überfahrt mit bekannten Verdichtungskontroll
vorrichtungen ermittelten Werte im Schwarzdeckenbau für die Feststellung
der Verdichtung der Asphaltschicht nicht aussagekräftig genug im Hinblick
auf die Abhängigkeit der dynamischen Steifigkeit der Asphaltschicht von
der in ihr herrschenden Temperatur.
Damit ist insbesondere der bisher bei der Bodenverdichtung beschrittene
Weg versperrt, die bei einer ersten Überfahrt mit einer eine Verdichtungs
kontrollvorrichtung aufweisenden Vibrationswalze ermittelten Werte abzu
speichern und mit den bei einer zweiten Überfahrt ermittelten Werten zu
vergleichen, um von den Unterschieden auf die Verdichtung zu schließen.
Die zwischen zwei Übergängen mit einer Maschine auftretenden Tempe
raturveränderungen in der Asphaltschicht haben einen nicht kompensierba
ren Einfluß.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur
Verdichtungskontrolle dahingehend weiterzubilden, daß sie auch bei
Schwarzdecken im Straßen- und Wegebau Meßdaten und Ergebnisse lie
fert, die die obengenannten Nachteile nicht aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung
zur Verdichtungskontrolle eine zweite Vibrationswalze aufweist, die mit ei
ner zweiten Verdichtungskontrollvorrichtung versehen ist und die mit der
ersten Vibrationswalze diese im wesentlichen spurgetreu verfolgend ge
koppelt ist, wobei eine Auswerteeinheit vorhanden ist, die die Meßergeb
nisse der beiden Verdichtungskontrollvorrichtungen gegenüberstellt.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß durch die mit der ersten Vibrationswalze
gekoppelte zweite Vibrationswalze der zweite Übergang zeitlich so unmit
telbar folgend zu erreichen ist, daß der zwischen den beiden Übergängen
liegende Zeitraum im Hinblick auf eine Temperaturänderung in der
Asphaltschicht vernachlässigt werden kann. Desweiteren können durch die
vorhandene Auswerteeinheit, die die Meßergebnisse der beiden in der er
sten bzw. der zweiten Vibrationswalze zugeordneten Verdichtungskontroll
vorrichtungen gegenüberstellt, auch Einflüsse kompensiert werden, wenn
aufgrund der vorhandenen Meßtiefe die Steifigkeit des unter den Asphalt
schichten liegenden Untergrundes anteilig mitgemessen wird. Dieser Ein
fluß der Untergrundsteifigkeit kann durch Differenzbildung bei den Meßer
gebnissen bei der Gegenüberstellung eliminiert werden.
Der Erfindung liegt dabei auch die Erkenntnis zugrunde, daß die Änderung
der Asphaltsteifigkeit ein recht guter Referenzwert für die Zunahme des
Verdichtungsfortschrittes des Asphaltes ist.
Durch die erfindungsgemäße Kopplung der beiden Vibrationswalzen, durch
die eine im wesentlichen spurgetreue Verfolgung der ersten durch die
zweite Vibrationswalze ermöglicht wird, wird noch eine Besonderheit im
Schwarzdeckenbau berücksichtigt, die einen erheblichen Unterschied zur
üblichen Bodenverdichtung mit Vibrationswalzen darstellt: Während bei
den üblichen Verdichtungsvorgängen die einzelnen Verdichtungsbahnen
Spur an Spur parallel nebeneinanderliegen, wird im Schwarzdeckenbau zur
Verhinderung von Rillenbildungen ein schleifen- und meanderförmiger
Fahrweg gewählt, der bei einem separaten zweiten Übergang normalerwei
se nicht reproduzierbar ist.
Durch die spurgetreue Koppelung der beiden Vibrationswalzen ist diese
Problematik überwunden.
Am vorteilhaftesten läßt sich diese spurgetreue Kopplung in einer Tan
demwalze erreichen. Es liegt aber auch im Rahmen der Erfindung, die Vi
brationswalzen in zwei separaten Walzenzügen vorzusehen, die dann ins
besondere über ein rechnergestütztes Nachführverfahren miteinander ge
koppelt sind. Bei diesem rechnergestützten Nachführverfahren kann bei
spielsweise auf satellitengestützte Global-Positioning-Systeme (GPS) zu
rückgegriffen werden. Die beiden einander nachgeführten Walzenzüge
können aber auch über Radar, Ultraschall, Infrarot etc. miteinander gekop
pelt sein. Selbstverständlich ist auch eine starre Koppelung über eine
Stange möglich.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß die zwei vorgesehenen Ver
dichtungskontrollvorrichtungen kalibrierbar sind, um so Unterschiede in der
Meßwertaufnahme ausgleichen zu können. Insbesondere wird für die Kali
brierung vorgeschlagen, die zwei Vibrationswalzen auf Elemente mit be
kannten und/oder gleichen dynamischen Steifigkeiten aufzusetzen, bei
spielsweise Blöcke aus elastischem Material, und dann die sich ergeben
den Meßwerte abzugleichen.
Für die während des Verdichtungsprozesses ermittelten Werte sollte die
Auswerteeinheit vorteilhafterweise noch ein Verzögerungselement enthal
ten, mit dem die Meßergebnisse der ersten Verdichtungskontrollvorrichtung
zwischenzuspeichern sind zum ermittlungsortidentischen Gegenüberstellen
mit den Meßergebnissen der zweiten Verdichtungskontrollvorrichtung.
Es ist einleuchtend, daß die Haltezeit des Verzögerungselementes abhän
gig ist von der Fahrgeschwindigkeit und dem Abstand der beiden miteinan
der gekoppelten Vibrationswalzen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nach
folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Verdichtungsgerätes, bei dem eine er
findungsgemäße Vorrichtung vorgesehen ist;
Fig. 2 eine schematische Skizze, an der die Verdichtungskontrollvor
richtungen im Zusammenhang mit der Auswerteeinheit darge
stellt sind.
In Fig. 1 erkennt man ein Verdichtungsgerät in Form einer bekannten
Tandemwalze mit zwei Vibrationswalzen, das äußerlich den herkömmlichen
Aufbau aufweist. Das Verdichtungsgerät hat eine vordere Walze 1, die am
vorderen Aufbau 2a befestigt ist, an dem sich auch der Führerstand der
Tandemwalze befindet, und eine hintere Walze 3, die Bestandteil des hin
teren Aufbaues 2b ist, das auch den Antriebsmotor des Verdichtungsgerä
tes enthält. Zur Lenkbarkeit dieser Tandemwalze sind die beiden Aufbau
ten 2a und 2b über ein Pendelknickgelenk 4 miteinander verbunden.
In der Fig. 2 ist eine Skizze dargestellt, in der man erkennt, daß die vor
dere Walze 1 mit einer ersten Verdichtungskontrollvorrichtung 5 versehen
ist, wie auch die zweite Vibrationswalze 3 mit einer zweiten Verdichtungs
kontrollvorrichtung 6 versehen ist. Diese Verdichtungskontrollvorrichtungen
5 und 6 arbeiten in der aus der Erdverdichtung bekannten Weise, indem
sie die dynamische Bodensteifigkeit ermitteln. Sie ermitteln dabei im hier
dargestellten Beispiel die dynamische Gesamtsteifigkeit sowohl der von ih
nen verdichteten Asphaltschicht 7, als auch anteilig die Steifigkeiten des
darunter befindlichen, bereits verdichteten Untergrundes 8.
Die von den beiden Verdichtungskontrollvorrichtungen 5 und 6 ermittelten
dynamischen Gesamtsteifigkeiten werden als Meßergebnisse an eine Aus
werteeinheit 9 weitergeleitet, die die von der vorderen bzw. der hinteren
Verdichtungskontrollvorrichtung erhaltenen Meßergebnisse gegenüber
stellt. Dabei wird durch Vergleich der gemessenen Steifigkeit an der vorde
ren bzw. hinteren Walze die Zunahme der Steifigkeit resultierend aus den
Überfahrten der Walzen ermittelt. Wird die Zunahme gering, kann die Ver
dichtung der Asphaltschicht 7 als abgeschlossen angenommen werden.
Da die vordere Walze 1 und die hintere Walze 3 über den Aufbau 2 mit ei
nem relativ kurzen Abstand zwischeneinander gekoppelt sind, vergeht zwi
schen den Überfahrten der vorderen Walze 1 und der hinteren Walze 2 an
der gleichen Stelle nur eine sehr geringe Zeitdauer, so daß sich die Tem
peratur des Asphaltes, von der die Steifigkeit der Asphaltschicht neben der
Verdichtung noch abhängt, nicht ändert. Die mit der ersten und der zweiten
Verdichtungskontrollvorrichtung ermittelten Werte sind somit, da sie bei
quasi gleicher Temperatur ermittelt wurden, von dieser unabhängig.
Durch eine Differenzbildung in der Auswerteeinheit 9 wird auch der Einfluß
der Untergrundsteifigkeit eliminiert. Das von der Auswerteeinheit 9 an eine
Anzeigevorrichtung 10 übermittelte Ergebnis ist somit ein direktes Maß für
die erreichte Verdichtung der Asphaltschicht 7.
Bei dieser Anzeigevorrichtung 10 kann es sich beispielsweise um ein den
Verdichtungsunterschied anzeigendes Zeigerinstrument handeln aber auch
eine Leuchtdiodenanzeige, die ampelartig eine ausreichende oder noch
nicht ausreichende Verdichtung signalisiert.
Um die von den Verdichtungskontrollvorrichtungen 5 und 6 gelieferten
Meßwerte direkt miteinander vergleichen zu können, sind im hier darge
stellten Beispiel zum Ausgleich von walzenspezifischen Unterschieden in
den Kontrollvorrichtungen noch Kalibrierelemente 11 vorgesehen, mit de
nen beispielsweise unterschiedliche Walzengewichte ausgleichbar sind.
Um im übrigen mit der Anzeigeeinheit 10 den mit den Walzen 1 oder 3 er
mittelten Meßwert für die gleiche Bodenstelle zu vergleichen, ist in der
Auswerteeinheit 9 noch ein Verzögerungselement 12 integriert. Dessen
Haltedauer zur verzögerten Weitergabe von der vorderen Walze 1 ermit
telten Meßwertes ist abhängig von dem Abstand zwischen der vorderen
Walze 1 und der hinteren Walze 3 sowie von der Geschwindigkeit entspre
chend dem Pfeil 13 in den Fig. 1 und 2.
Es sei noch erwähnt, daß die Walze 3 im hier dargestellten Beispiel der
Walze 1 aufgrund der mechanischen Kopplung im Aufbau 2 und dem Pen
delknickgelenk 4 im wesentlichen spurgetreu folgt, so daß es sich bei dem
mit den beiden Walzen 1 und 3 ermittelten Werten um Meßwerte jeweils
identischer Stellen handelt.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Verdichtungskontrolle, insbesondere von Schwarzdecken
im Straßen- und Wegebau, mit einer Vibrationswalze (1), die mit einer
Verdichtungskontrollvorrichtung (5) versehen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine zweite Vibrationswalze (3) aufweist, die mit einer zweiten
Verdichtungskontrollvorrichtung (6) versehen ist und die mit der ersten Vi
brationswalze (1) diese im wesentlichen spurgetreu verfolgend gekoppelt
ist, wobei eine Auswerteeinheit (9) vorhanden ist, die die Meßergebnisse
der beiden Verdichtungskontrollvorrichtungen (5, 6) gegenüberstellt.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vibrationswalzen (1, 3) in einer Tandemwalze gekoppelt sind.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vibrationswalzen in zwei separaten Walzenzügen sind, die über
ein rechnergestütztes Nachführverfahren miteinander gekoppelt sind.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zwei Verdichtungskontrollvorrichtungen (5, 6) kalibrierbar (11)
sind.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswerteeinheit (9) ein Verzögerungselement (12) enthält, mit dem
die Meßergebnisse der ersten Verdichtungskontrollvorrichtung (5) zwi
schenzuspeichern sind, zum ermittlungsortidentischen Gegenüberstellen
mit den Meßergebnissen der zweiten Verdichtungskontrollvorrichtung (6).
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Auswerteeinheit (9) eine optische Anzeigeeinheit (10) zugeordnet
ist.
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
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