DE2625002A1

DE2625002A1 - Verfahren zur in-situ-bestimmung der betonfestigkeit

Info

Publication number: DE2625002A1
Application number: DE19762625002
Authority: DE
Inventors: Randulf Inge Johansen
Original assignee: TRONDHJEMS NAGLE SPIGERFAB
Current assignee: TRONDHJEMS NAGLE SPIGERFAB
Priority date: 1975-06-05
Filing date: 1976-06-03
Publication date: 1976-12-16
Also published as: US4044608A; FR2313677B1; DK227776A; JPS5912976B2; JPS5210794A; NL183368C; CH608106A5; NO751978L; DE2625002C2; NL183368B; ATA414576A; NO135005C; GB1520373A; SE413614B; AT375468B; SE7606194L; CA1068509A; NO135005B; FR2313677A1; DK141565B

Description

Patentanwälte H/KR/MY

Dipl.-Ing. F. Weickmann,

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

O.NO.34669

8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

A/S TRONDHJEMS NAGLE-& SPIGERFABRIK N. 11a 39f 7000 Trondheim, Norwegen

Verfahren zur in-situ-Bestimraung der Betonfestigkeit

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur in-situ-Bestimmung der Betonfestigkeit in Betonbauelementen oder deren Teilen.

In der Betonindustrie besteht seit langem ein Bedürfnis nach einer raschen und in der Praxis geeigneten Methode, um die Härtungsgeschwindigkeit in dem Bauteil selbst zu ermitteln, um einerseits festzustellen, wenn die Formen sicher entfernt werden können, und um andererseits die günstigsten Härtungs- und Produktionsmethoden ausfindig zu machen.

Derzeit sind zur Bestimmung der Betonfestigkeit in Bauteilen verschiedene Methoden verfügbar:

(1) Nicht-zerstörende Methoden (Rückstoßhammer, Kugeleindrückprobe, Windsortest), bei denen die elastischen Eigenschaften in der Oberflächenzone des Betons gemessen werden. Diese Methoden haben den Nachteil, daß durch sie nur Eigenschaften in der Nähe der Oberfläche bestimmt werden kön-

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nen und daß sie daher durch lokale Störungen (Verunreinigungen und Feuchtigkeitsgehalt an der Oberfläche) stark beeinflußt werden. Ein weiterer Na'chteil besteht darin, daß die zu messenden elastischen Eigenschaften nur eine geringe Beziehung zu herkömmlichen Festigkeitsparametern haben.

(2) Zerstörende Methoden, die sich auf der Herausnahme von Probekörpern aus der Struktur (z.B. durch Ausbohren oder durch zuvor eingestellte Formen) aufbauen und bei denen eine anschließende herkömmliche Testung in Testmaschinen durchgeführt wird. Alle diese Methoden sind aber kompliziert, zeitraubend und kostspielig. Daneben können Bohrtechniken bei niedrigen Festigkeitswerten nicht angewendet werden, da die Probekörper durch die Bohrbelastung zerstört werden.

(3) Halb-zerstörende Methoden, die sich auf Elementen z.B. Bolzen oder Vorsprünge, aufbauen, welche in den Gußkörper eingebettet sind. Hierbei wird die Kraft gemessen, die erforderlich ist, um diese Elemente aus dem Gußkörper herauszuziehen". Diese Methoden haben die Nachteile, daß die Spannungsbedingungen und die Bruchzone zum Zeitpunkt des Bruchs nur schwach definiert sind. Außerdem sind sie relativ kompliziert und zeitaufwendig.

Bislang ist es zur Bestimmung der Festigkeitseigenschaften in lokalisierten Stellen mit unterschiedlichem Abstand von der Oberfläche des Betons erforderlich gewesen, Probekörper (beispielsweise durch Bohren, Meißeln etc.) herauszunehmen, die nach der Bildung von repräsentativen Prüfkörpern für die jeweiligen Zonen der herkömmlichen Festigkeitstestung unterworfen werden können.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein rasches und verläßliches Verfahren zur Bestimmung der Festigkeitseigenschaften von Betonbauteilen zur Verfugung zu stellen, damit

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die Entblößung des Formwerks sicher durchgeführt werden kann und damit der Produktionsprozeß ökonomisiert und verbessert wird.

Entsprechende Untersuchungen haben nun gezeigt, daß eine direkte Messung der Betonfestigkeit in dem Betonbauteil die verläßlichste Erfassung von Fehlern und Unzulänglichkeiten bei der Betonproduktion ergibt, ungeachtet, ob diese durch die Zusammensetzung des Gemisches, die Erhärtungsbedingungen oder durch die Qualität der Arbeit bedingt sind. Erfindungsgemäß wird ein Testprinzip angewendet, das sich auf direkten Messungen der Biegefestigkeit des Betons in einer Ebene aufbaut, die parallel zu der Betonoberfläche und in einem bestimmten Abstand davon angeordnet ist.

Gemäß der Erfindung wird die zu untersuchende Zone mittels Formelementen mit röhrenförmigem Querschnitt und einer bestimmten Länge eingerichtet, welche in die Verschalung vor dem Gießen oder alternativ in den frisch eingegossenen und eingeebneten Beton eingebracht werden. Zum Zeitpunkt des Testens wird das Element entfernt, wodurch in dem Gußkörper ein Schlitz zurückbleibt, der eine Betonkernprojektion der Geometrie umgibt, welche den Innendimensionen des Formelements entspricht. Der Biegetest wird in der Weise durchgeführt, daß man eine Spaltungskraft in die Spalt- bzw. Schlitzöffnung zwischen der Kernprojektion und dem umgebenden Beton anwendet. Die Ablesungen dieser Kraft werden zum Zeitpunkt des Bruchs (d.h. wenn der Kern in der Basis reißt) durchgeführt. Auf diese Weise kann die Biegefestigkeit des Betons in der betreffenden Zone bestimmt werden.

Die Ergebnisse von Laboratoriumsuntersuchungen und von Untersuchungen auf der Baustelle haben gezeigt, daß das erfindungsgemäße Testprinzip gegenüber den bekannten Methoden zahlreiche Vorteile besitzt:

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Das erfindungsgeraäße Verfahren ist für sehr niedrige Festigkeitswerte von jungem Beton sehr gut geeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr schnell. Es liefert eine Zwischenaussage auf der Baustelle, ob die Formen bzw. Verschalungen entfernt werden können oder nicht. Die Dauer des Tests mit Einschluß des Einsetzens und der Herausnahme der röhrenförmigen Formen beträgt für jeden einzelnen Test etwa 1 bis 2 Minuten.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr einfach und leicht durchführbar. Normalerweise können die Betonarbeiter selbst die erforderlichen Tests vor der Abnahme der Verschalung durchführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Vakuumbeton geeignet.-

Die Testergebnisse werden durch Armierungen und durch die Betongeometrie sowie durch die Bedingungen der Betonoberfläche oder durch die Temperatur und schließlich durch die Schrumpfungskräfte nur wenig beeinflußt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ungefährlich, lärmfrei und unabhängig von einem Zugang an Elektrizität oder Wasser.

Die Korrelation der Messungen zu der herkömmlichen Druckfestigkeit ist zufriedenstellend. Dies wird als Vorteil angesehen, da das vorliegende technische Wissen hinsichtlich Qualität, Gestaltung, Bauform und Kontrolle eng an die Anwendung der Druckfestigkeit als ein Festigkeitskriterium geknüpft ist.

Zusätzlich zu der Anwendbarkeit für Kontrollzwecke kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Erfolg als Führungsinstrument beim Produktionsprozeß eingesetzt werden. Die Messungen können sodann eine wichtige Information für die richtige Auswahl der Betonzusammensetzung, des Gemisches, der Härtungs- bzw. Erstarrungszeit, des Erhitzungssystems, des Bedeckens etc. liefern.

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Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Veranschaulichung des Testprinzips und einer hierfür geeigneten Vorrichtung; es ist eine vertikale Zone durch das Betonbauteil in der Testgegend und eine Draufsicht auf die gleiche Gegend gezeigt; und

Fig. 2 ein Diagramm, das die Korrelation zwischen der Biegefestigkeit (f_FRS)» bestimmt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, zu der herkömmlichen Druckfestigkeit (%ü_rf_en)» bestimmt mit Standardwürfelprobekörpern, zeigt.

In der Fig. 1 ist die Beladung einer Betonkernprojektion B, gebildet durch Einsetzen eines röhrenförmigen Elements A (angegeben durch die strichpunktierte Linie) in den frischgegossenen und eingeebneten Betongußkörper D, gezeigt. Das Formelement wird entnommen, wenn der Beton erhärtet ist, wodurch in dem Beton ein röhrenförmiger Schlitz bzw. ein röhrenförmiger Spalt entsprechend dem Formelement A zurückbleibt.

In dem gezeigten Beispiel hat das röhrenförmige Element einen kreisförmigen Querschnitt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß hinsichtlich der Gestalt des Querschnitts der Form keine grundsätzlichen Erfordernisse bestehen. Somit kann der Querschnitt jede beliebige Form haben und z.B. kreisförmig, quadratisch, rechteckig etc., sein. Weiterhin bestehen keine Erfordernisse hinsichtlich der Dimensionen des Formelements, die somit anhand von rein praktischen Erwägungen ausgewählt werden können.

Das in Fig. 1 gezeigte zylindrische Formelement kann einen Innendurchmesser von etwa 55 mm und eine Höhe von 70 mm haben. An seinem oberen Rand kann das Element einen ausgedehnten Umfangsrandteil A¹ mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt besitzen, um eine entsprechend ausgedehnte Aussparung s¹ auf

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- 6 der Oberseite des Abschnitts s in dem Beton D haben.

Zur Erleichterung der Entfernung des Formelements A kann dessen Rohrwand sich von der Oberseite zum Boden verjüngen, beispielsweise indem der Außendurchmesser des Elements allmählich sich verringert. In dem oben dargestellten praktischen Beispiel kann sich die Dicke der Rohrwand von etwa 3 mm gerade unterhalb des Oberrandes A¹ bis auf etwa 1 mm am Boden des Elements verringern.

In dem Beispiel gemäß Fig. 1 wird die Testkraft mittels einer speziellen Öldruckzelle C aufgebracht, die in die ausgedehnte Einsparung s' an der Oberseite des Spaltes s eingepaßt wird. Die Lastzelle C wird mittels einer üblichen, handbetriebenen, hydraulischen Pumpe P aktiviert, um eine Seitenkraft K, die auf den oberen Seitenteil der Betonkernprojektion B wirkt,und eine gleiche Reaktionskraft, die auf den gegenüberliegenden Wandteil der Aussparung s¹ im Gußkörper D wirkt, wie es in der Figur durch die Pfeile angegeben ist, zu in- " duzieren. Die Kraft, die erforderlich ist, um einen Bruch an der Basiszone der Betonkernproduktion B zu bewirken, wird mit einem üblichen Druckmesser, z.B. einem Manometer M, abgelesen, das in die hydraulische Linie zwischen die Pumpe P und die Lastzelle C geschaltet ist. Die entsprechende Biegefestigkeit in dieser Zone kann auf diese Weise bestimmt werden.

Das Gewicht der oben beschriebenen Testeinrichtung geht nicht über 5 kg hinaus und die erforderliche Zeitspanne zur Durchführung eines Tests (Einbringung des röhrenförmigen Elements, Entfernung dieses Elements und Testbeladung) macht etwa 2 Minuten aus. Somit gestattet das erfindungsgemäße Verfahren und die hierzu vorgesehene Vorrichtung die Durchführung des Tests erheblich einfacher, schneller und wirtschaftlicher als die bekannten Methoden. Durch Verwendung von Formelementen mit unähnlicher Höhe ist es möglich, die Festigkeitseigenschaften des Betons in variierenden Abständen von der Oberfläche zu ermitteln.

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In Fig. 2 sind die Testergebnisse der Biegefestigkeit (fpRo)» bestimmt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, gegen die herkömmlich erhaltenen Werte der Druckfestigkeit (^f Würfel^ aufgetragen. Zwei Annäherungskurven für (f_FRS) sind gezogen, um die Korrelation in der Gegend mit geringer Festigkeit (feste Kurve) und der Zone mit Gesamtfestigkeit (gebrochene Kurve) des Tests zu zeigen.

Die Niederfestigkeits-Korrelationskurve wird durch die folgende Gleichung angegeben:

f_FRS = 0,381 f_würfel - 0,00809

Der entsprechende Korrelationsindex beträgt 0,991 mit einem Standardirrtum für die Bestimmung für f_FRS und %ü_rj>_e3_ ^von 0,18 Mpa bzw. 1,19 MPa.

Die Gesamtfestigkeits-Korrelationskurve wird durch die Gleichung

^fFRS = °'^{57 +} °'^{233 f}Würfel " °>⁰⁰¹⁸² Würfel² angegeben. Der entsprechende Korrelationsindex beträgt 0,980 mit einem Standardirrtum für die Bestimmung von f_FRS und ^fWurf el ^von °»^{37 MPa bzw}* ^3>28

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Claims

Patentansprüche

1J Verfahren zur in-situ-Bestimmung der Betonfestigkeit in Betonbauelementen oder deren Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Biegefestigkeit des Betons in einer Testzone bestimmt, die in einem bestimmten Abstand von der Oberfläche der Betonstruktur und vorzugsweise hierzu parallel angeordnet ist, daß die Testzone in der Weise eingerichtet wird, daß man ein röhrenförmiges Element einer bestimmten Länge in den frischgegossenen und eingeebneten Beton, welches sich von dessen Oberfläche nach unten erstreckt, einbringt, daß man den Beton mindestens teilweise erhärten bzw. erstarren läßt und daß man das Formelement aus dem erhärteten oder teilweise erhärteten bzw. erstarrten Beton herausnimmt, um in dem Beton einen Schlitz zurückzulassen, der eine Betonkernprojektion mit einer den Dimensionen des Formelements entsprechenden Geometrie umgibt, und daß man den Betonkern einem Biegetest unterwirft, indem man eine aufzeichenbare Kraft an eine Stelle in der Spalt- bzw. Schlitzöffnung zwischen dem Betonkern und dem umgebenden Beton anlegt, bis in der Testzone, wo der Kern mit dem restlichen Beton verbunden ist, ein Bruch erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das röhrenförmige Element in der Verschalung des Betonelements vor dem Eingießen des Betons anordnet.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das röhrenförmige Element in den frischgegossenen und eingeebneten Beton einsetzt.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein röhrenförmiges Element zur Ausbildung eines Schlitzes in dem Beton, der eine Betonkernprojektion umgibt, eine Belastungseinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie in einer oberen Zone des Schlitzes zwischen

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dem Betonkern und dem zurückbleibenden Gußkörper angeordnet werden kann, um eine Kraft auf den Betonkern auszuüben, bis ein Bruch erfolgt,und eine Druckableseeinrichtung zur Messung der Bruchlast.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungseinrichtung eine hydraulische Öldruckzelle ist, die durch eine handbetriebene Pumpe aktiviert wird,und daß die Ableseeinrichtung ein Manometer ist.

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