DE2625002A1 - Verfahren zur in-situ-bestimmung der betonfestigkeit - Google Patents
Verfahren zur in-situ-bestimmung der betonfestigkeitInfo
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Description
Patentanwälte
H/KR/MY
Dipl.-Ing. F. Weickmann,
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 (fFRS)» bestimmt nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, zu der herkömmlichen Druckfestigkeit (%ürfen)» 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 (fFRS)
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:
fFRS = 0,381 fwürfel - 0,00809
Der entsprechende Korrelationsindex beträgt 0,991 mit einem
Standardirrtum für die Bestimmung für fFRS und %ürj>e3_ von
0,18 Mpa bzw. 1,19 MPa.
Die Gesamtfestigkeits-Korrelationskurve wird durch die Gleichung
fFRS = °'57 + °'233 fWürfel " °>00182 Würfel2
angegeben. Der entsprechende Korrelationsindex beträgt 0,980 mit einem Standardirrtum für die Bestimmung von fFRS und
fWurf el von °»37 MPa bzw* 3>28
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Claims (5)
- Patentansprüche1J 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 zwischen609851/0829dem 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.609851/082 9
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