DE2117256B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen von mechanischen Eigen schäften von Bitumengemischen, die bei nach dem Marshall Verfahren durch geführten Versuchen gewonnen werden - Google Patents

Description

selbsttätigem Antrieb, zum Stillsetzen bei Versuchsende, und daß ein Schalter zur Nullriickstellung der Speicher bei Versuchsende vorgesehen ist.

Die Fortschrittlichkeit d^r Lösung nach dem Anmeldungsgegenstand wird auch durch die folgende Betrachtung erhellt:

Auch wenn bisher bereits ein Elektromotor mit praktisch konstanter Geschwindigkeit vorgesehen war, welcher über ein geeignetes System die Drehbewegung in eine geradlinige umformte und sie auf die Probe übertrag, so führte dies doch nicht zu einer konstanten Probenverformungsgeschwindigkeit.

Mit S soll die Gesamtverformung bzw. Deformation des Systems Vorrichtung-Probe angezeigt werden als Summe:

der elastischen Verformung, äquivalent zum gesamten Kompressionssystem (Steifigkeit MK, konstant),

der elastischen Verformung des Dynamometerrings (Steifigkeit 1/K₂), konstant,
der mit 5* bezeichneten Deformation der Probe (Steifigkeit MK₃ der Probe ist nicht konstant, hängt vielmehr von der Last F, der Deformationsgeschwindigkeit eben dieser Probe dS*/dt und der Versuchszeit t ab:

dann ergibt sich das Verhalten, wie bereits erwähnt, insgesamt aus der Gleichung:

S = FZK₁ + FjK₂ + FfK₃ , (1)

während sich für Probendeformation ergibt:

S* = F/K_S. (2)

Löst man Gleichung (1) nach F auf und substituiert in (2), so ergibt sich

S* = 5

(AT₁ + K₂)

K₃

K₁ K₂

was den Wert der Deformation der Probe als Funktion der Verschiebung S, die linear mit der Zeit steigt, ergibt, die dem Motor gegeben wird. Betrachtet man diese Beziehung, so erkennt man, daß, da K_a nicht konstant ist, vielmehr während des Versuchs von F,

—r— und t abhängt. Das Deformationsgesetz der

Probe S* über die Zeit ist also nichtlinear.

Durch die Maßnahmen nach der Erfindung werden also die Fehler eliminiert, die bei den üblichen Vorrichtungen für das Marshall-Verfahren nicht zu vermeiden waren.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird die elektronische Feststellung oder Ermittlung sowie Speicherung auf elektrischen Indikatoren der Werte maximaler Beanspruchung und der entsprechenden Deformation ermöglicht. Mit hoher Präzision kann so die Marshall-Stcifigkeit erreicht werden, die als Verhältnis zwischen diesen Werten definiert ist.

Dadurch, daß Schaltanordnungen verwendet werden, die sich mit bekannten zusammenschalten lassen, ermöglicht es die Vorrichtung nach der Erfindung zum ersten Mal, die tatsächliche Geschwindigkeit der Probendeformation konstant zu halten.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung, ohne die Erfindung hierauf zu beschränken, erläutert werden.

Auf einer zur Durchführung des Versuchs der Zusammendrückung nach dem Marshall-Verfahren verwendeten Presse sind ein Lastwandler 2 sowie ein Deformationswandler 1 gelagert. Ein Signal, das der Größe der aufgebrachten Last entspricht, wird über einen Verstärker 18 an einen Differenzierkreis 3 gegeben, wodurch eine nachgeschaltete Schmitt-Trigger-Schaltung 4 leitend wird, sobald die Ableitung nach der Zeit sich von Null unterscheidet, d. h. zur Zeit T₀, wenn die Probe beginnt, Last aufzunehmen. Die

ίο Nullriickstellung erfolgt wieder, wenn die Ableitung zu Null wird, d.h., wenn die Probe bricht (Zeitpunkt T_M).

Es läßt sich nun ein Rechtecksignal von der Dauer T_M-T_n erhalten, welches, wenn es an den Differen-

zierkreis und den Polaritätsdiskriminator 5 gegeben wird, zwei kurze Impulse zu den Zeitpunkten T_n und T_M erzeugt.

Ein der Last proportionales Signal wird kontinuierlich an den elektronischen Lastspeicherkreis 8 gegeben und zum Zeitpunkt 7"_ΛΙ gespeichert; das entsprechende Regelsignal erreicht den Speicher 8 vom Polaritätsdiskriminator 5; der gespeicherte Lastwert entsprechend dem Bruch der Probe wird auf der Anzeigeeinrichtung 12 abgelesen.

Das Deformationssignal aus 1 wird nach Verstärkung in 17 gleichzeitig an zwei Speicher 6 und 7 gegeben, die jeweils durch die von 5 kommenden und den Zeitpunkten T₀ und T_M entsprechenden Impulse gesteuert werden. Auf diese Weise speichert der Speicher 6 den Deformationswert zum Zeitpunkt T₀, während der zweite Speicher 7 den Wert entsprechend dem Zeitpunkt T_M speichert; eine Deformationsanzeigeeinrichtung 13 ermöglicht es, die Differenz zwischen den beiden Verschiebungswerten abzulesen, die am Ausgang der beiden genannten Speicher auftreten: dies ist die Deformation.

Die Anzeige ist daher Null bis zu Beginn der Lastaufbringung und steigt dann um zur Deformation proportionale Werte, die, beginnend von diesem Zeitpunkt an, gemessen werden.

Das Signal von konstanter Amplitude und Dauer T_M-T₀, das durch die Schmitt-Trigger-Schaltung geliefert wird, wird über die Zeit in einem elektronischen Integrator 9 integriert. Der resultierende der Dauer T_M-T₀ proportionale Endwert wird mittels eines Speichelkreises 10 gespeichert und in der Anzeigeeinrichtung 11 abgelesen.

Werte der Maximal- oder Bruchlast der Deformation entsprechend solch einer Last und der Versuchszeit werden so gespeichert und abgelesen. Ein Schalter 19 dient dazu, die Speicher 6, 7, 8 und 10 am Ende jedes Versuchs auf Null rückzustellen.

Die Anordnung zum Steuern der Versuchsgeschwindigkeit wird gebildet durch einen elektro- nischen Sägezahngenerator 14, der ein Bezugssignal aussendet, welches linear mit der Zeit zunimmt und als Bezugsgrundlage für den Wert des Deformationssignals dient, welches aus dem Verschiebungswandler 1 durch den Verstärker 17 kommt.

Der Gradient des Bezugssignals über die Zeit wird vorher festgelegt und entspricht, unter Berücksichtigung von Proportionalitätskonstanten, der gewünschten Versuchsgeschwindigkeit.

Bei 21 wird der Wert der gewünschten Geschwindigkeit, die aus 14 kommt, und der Wert der tatsächlichen aus 17 kommenden Geschwindigkeit verglichen; dies ergibt ein Signal für einen elektronischen Regler 16 der Steuerdiodenbauart.

Hierdurch wird die Geschwindigkeit des Motors 20 derart gesteuert, daß das aus 21 kommende Fehlersignal minimal wird.

Die Deformationsgeschwindigkeit wird so praktisch entsprechend der gewünschten, von 14 gegebenen Geschwindigkeit.

Ein Regelsystem IS normaler Bauart ermöglicht es dann, von Hand Annäherungs-, Stillsetz- und Umsteuervorgänge vorzunehmen. Das Stillsetzen kann selbsttätig zum Zeitpunkt T_M erfolgen, indem man als Regelsignal den 5 verlassenden und diesem Zeitpunkt entsprechenden Impuls benutzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 chend den ASTM-Normen D 15 59 durchgeführt. PatentansDriiche· Hierbei bleibt jedoch die Probendeformationsge- F " schwindigkeit während des Versuchs nicht konstant, ändert sich vielmehr entsprechend der Art des Ge-

1. Verfahren zum Bestimmen von mecha- 5 misches und den Konstruktionscharakteristiken der rüschen Eigenschaften von Bitumengemischen, Maschine.

die bei nach dem Marshall-Verfahren durchge- Zum Versuch allgemein ist zu sagen, daß BeIa-

führten Versuchen gewonnen werden, bei dem stung und Verformungen auf mechanischen Indikaeine Probe zwischen zwei halbkugelschalenförmi- toren abgelesen werden; insbesondere wird ein gen Backen einer von einem Motor angetriebenen io Mikrometer für die Verformung verwendet sowie ein Presse zusammengedrückt und deren Belastung Dynamometerring für die Last, dessen Ablesung auf und Verformung kontinuierlich überwacht sowie einem zweiten Mikrometer vorgenommen wird,
aufgezeichnet wird, dadurch gekennzeich- Das Überwachungssystem besteht darin, die Maxi-

n e t, daß die Geschwindigkeit des die Versuch;.- mallast und die entsprechende Verformung abzueinrichtung antreibenden Motors auf konstante 15 lesen; die Ablesungen werden allerdings so der Sorgvorgegebene Probenverformungsgeschwindigkeit fältigkeit und Aufmerksamkeit des Bedienungspersogeregelt wird und daß die Belastungs-, Verfor- nals überlassen. Andererseits wurde auch schon eine mungs- und Testzeitwerte auf elektronischem Aufzeichnungskamera zur kontinuierlichen Ober-Wege gespeichert werden und selbsttätig die wachung verwendet. Das mechanische Uberwachungsmaximale Belastung, die ihr entsprechende Ge- 20 system bietet eine begrenzte Möglichkeit, die Skalen samtdeformation und die Testzeit angezeigt wird. zu verändern und hat eine gewisse Instrumententräg-

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- heit; dies bedeutet, daß Fehler bisher nicht vermieden rens nach Anspruch 1 mit einem Lastwandler, werden konnten.

einem Deformaticnswandler, zwei Anordnungen Das mechanische Messen der Last mittels des

zum Verstärken der durch die Wandler erzeugten 25 dynamometrischen Rings macht es erforderlich, daß Signale und einer Anzeigevorrichtung für die Be- der Ring eine beachtliche Verformung erleidet, die lastungs- und Verformungswerte der Probe, da- die Lastaufbringungsgeschwindigkeit auf die Probe durch gekennzeichnet, daß ein der Probenverfor- verändern kann. Es ist weiterhin unmöglich, die mungsgeschwindigkeit entsprechendes Bezugs- Versuchsgeschwindigkeit unter Last zu überwachen; signal durch einen Sägezahngenerator (14) erzeugt 30 diese Geschwindigkeit ist wichtig, wenn man das und an eine mit dem Deformationswandler (1) Theologische Verhalten der Bitumengemische berückverbundene Vergleichseinrichtung (21) weiterge- sichtigt.

leitet wird, die einen die Motorgeschwindigkeit Das Verfahren der eingangs genannten Art soll

regelnden Regler (16) speist, daß mit dem Last- nun dahingehend verbessert werden, daß bei Oberwandler (2) ein Differenzierkreis (3) verbunden 35 wachung der Werte der mechanischen Eigenschaften, ist, der jeweils bei einer Vorzeichenänderung des die auf wirtschaftlichem Wege zu äußerst genauen, differenzierten Signals eine Schmitt-Trigger-Schal- von Fehlern des Bedienungspersonals freien Ergebtung (4) triggert, welche jeweils einen Speicher nissen führen soll, die Deformationsgeschwindigkeit (10; 8) für die Belastungs-, Verformungs- und der Proben konstant gehalten werden soll.
Testzeitwerte ansteuert, an welchen jeweils die 40 Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß entsprechende Anzeigevorrichtung (11; 12) ange- die Geschwindigkeit des die Versuchseinrichtung anschlossen ist, daß eine Anordnung (15) zur Steue- treibenden Motors auf konstante vorgegebene Prorung der Presse von Hand, gegebenenfalls mit benverformungsgeschwindigkeit geregelt wird, und selbsttätigem Antrieb, zum Stillsetzen bei Ver- daß die Belastungs-, Verformungs- und Testzeitwerte suchsende, und daß ein Schalter (19) zur Null- 45 auf elektronischem Wege gespeichert werden und Rückstellung der Speicher (6, 7, 8,10) bei Ver- selbsttätig die maximale Belastung, die ihr entspresuchsende vorgesehen ist, chende Gesamtdeforrnation und die Testzeit ange

zeigt wird.

Vorzugsweise verwendet man eine Vorrichtung zur 50 Durchführung des Verfahrens mit einem Lastwandler, einem Deformationswandler, zwei Anordnungen

zum Verstärken der durch die Wandler erzeugten

Signale und einer Anzeigevorrichtung für die Belastungs- und Verformungswerte der Probe, die sich 55 dadurch auszeichnet, daß ein der Probenverformungsgeschwindigkeit entsprechendes Bezugssignal

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestim- durch einen Sägezahngenerator erzeugt und an eine men von mechanischen Eigenschaften von Bitumen- mit dem Deformationswandler verbundene Vergemischen, die bei nach dem Marshall-Verfahren gleichseinrichtung weitergeleitet wird, die einen die durchgeführten Versuchen gewonnen werden, bei 60 Motorgeschwindigkeit regelnden Regler speist, daß dem eine Probe zwischen zwei halbkugelschalenför- mit dem Lastwandler ein Differenzierkreis verbunden migen Backen einer von einem Motor angetriebenen ist, der jeweils bei einer Vorzeichenänderung des dif-Presse zusammengedrückt und deren Belastung und ferenzierten Signals eine Schmitt-Trigger-Schaltung Verformung kontinuierlich überwacht sowie aufge- triggert, welche jeweils einen Speicher für die Bezeichnet wird. 65 lastungs-, Verformungs- oder Testzeitwerte ansteuert, Die Erfindung hat auch eine Vorrichtung zur an welchen jeweils die entsprechende Anzeigevorrich-Durchführung dieses Verfahrens zum Gegenstand. tung angeschlossen ist, daß eine Anordnung zur Solche Versuche werden im allgemeinen entspre- Steuerung der Presse von Hand, gegebenenfalls mit