Verfahren und Einrichtung zur Festigkeitsprüfung von Baukörpern und Baumaterial.
Bei bekannten Verfahren zur Ermittlung der Druckfestigkeit von Baukorpern und Bau material, z. B. na-türlichem Baugrund, von Betonk¯rpern, Mauerwerk und dergleichen, wird auf einen Probekorper mittels einer hydra. ulisehen Eolbenpresse ein bestimmter Druck ausge bt. Beim Einbau in die Prüf- einrichtung wird der auf Druck zu pr fende Probekorper zwischen zwei einander gegen berliegende eiserne Druckplatten gelegt.
Solche Probekorper, z. B. Betonwürfel, zeigen itn ihrer OberflÏch gewisse Unebenheiten, die man durch Abschleifen oder mittels Zementm¯rtel auszugleichen sucht.
Man hat sich z. B. bei der Prüfung von Betonk¯rpern auf Druck bisher darauf beschrÏnkt, Betonw rfel von 20 oder 30 em Ii, illge zu untersuehen. Bei diesen kleinen Würfelabmessungen stimmen die Ergeh mit mit der Praxis nur dann überein, wenn die Querschnittsabmessungen der Bauteile den jenigen des Probekorpers annähernd entspre In diesem Falle kann angenommen werden, da¯ sich die Herstellung und Verarbeitung des Betons beim Probewürfel und in der Praxis nicht, erheblich voneinander unter- scheiden. Bei einem grossen Baukorper jedoch. dessein Inha. lt z.
B. mehr als tausendmal grösser sein kann als derjenige des Probekorpers, lässt sich die Herstellungsweise des letzteren naturgemäss nicht mehr mit derjenigen des Bau korpers vergleichen. Der Gussbeton einer gro- ssen Talsperre wird andere Festigkeitsverhält- nisse aufweisen als der GuBbeton eines 3U-cm Würfels. Bei dessen Herstellung lassen sich die Verhältnisse auf der Baustelle oft nicht genügend nachahmen. ETm brauehbare Ergebnisse zu erhalten, ist man deshalb dazu übergegangen, aus dem fertigen Betonbauwerk Probekorper, z.
B. kleine Würfel oder Zylin- der, herauszusahneiden. Es kann sich aber auch hierbei nur um Proben verhältnismässig geringer Grolle handeln, da wirtschaftlich trag- bareEinrichtungen zur Prüfung grosser Stücke nicht bekannt sind.
Ein weiterer Nachteil bekannter Verfahren besteh darin, dass die Kolbenpressen, besonders bei grossen Abmessungen, den Druck nicht längere Zeit unverändert zu halten vermögen. Die Dichtungseinrichtungen zwischen dem beweglichen Kolben und dem Zy lindermantel bieten keine ausreichende Sicherheit gegen das Entweichen von Druckflüssig- keit aus dem Zylinderraum. Aus diesem Grunde besteht für die Kolbenpresse auch eine obere Grenze ihrer Anwendbarkeit, da die Gefahr der Undichtheit mit dem Prüfdruek und der Vergrösserung des Kolbendurehmessers s erheblich wächst.
Diese Nachteile können bei dem Verfahren gemma, der vorliegenden Erfindung bei ent sprechender Ausbildung dadurch vermieden sein, da. das Prüfgut dem Druck mindestens eines allseitig geschlossenen, nach Art eines verformbaren Kissens ausgebildeten Hohlkör- pers ausgesetzt wird, in den zu diesem Zweck ein Druckmittel eingeführt und unter Druck gesetzt wird.
Es empfiehlt sich vor dem Einleiten des Druckmittels in das Kissen etwa vor handenen. freien Raum zwischen Kissen und einem Widerlager auszufüllen, beispielsweise mit zementhaltigen Mitteln, wie Zementm¯rtel oder dergleichen.
Eine Materialfestigkeitsprüfung kann an Bauwerken selbst vorgenommen werden. Zu diesem Zweck können in einem Bauwerk par allel verlaufende Schlitze derart hergestellt werden, da. ein mindestens auf drei Seiten freier Prüfling vorhanden ist, und in die Schlitze Druckkissen eingelegt werden, die sich beim Prüfvorgang gegen die Schlitzwan dungen abstützen.
Wenn auch das Verfahren nach der Erfindung vorzugsweise zur Festigkeitsprüfung von Betonkörpem und Teilen von Betonbauwerken angewandt wird, so ist es jedoch hierauf nicht beschränkt, sondern kann auch zur Festigkeitsprüfung z. B. von natürlichem Gestein, Mauerwerk, Holz usw. Anwendung finden.
Verschiedene Ausführungsformen des er findungsgemässen Verfahrens sind in der folgenden Beschreibung an Hand der beigeordneten Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung zeigt, beispielsweise erläutert.
Abb. 1 zeigt eine Einrichtung zur Druck- festigkeitsmessung an einem Prüfgut.
Abb. 2 und 3 zeigen eine Einrichtung zum Zerreissen eines Prüflings, z. B. Beton.
Abb. 4 und 5 zeigen eine Variant-e dazu.
Abb. 6 und 7 zeigen eine Einrichtung zur Durchführung von Druck-und
Abb. 8 von Zerreissversuehen an einem Bauwerk.
Abb. 9 zeigt eine weitere Einrichtung zur Druckfestigkeitsprüfung.
Abb. 10 gibt eine Einrichtung zur Messung der Druckfestigkeit eines Prüfgutes in einer im Baugrund ausgehobenen Grube wieder.
Abb. 11 zeigt eine Variante zu Abb. 10.
Abb. 12 ist ein Querschnitt in grösserem Massstabe durch ein Druckkissen.
Abb. 13 veranschaulicht eine weitere Ein riohtung zur Druckfestigkeitspriifung von Priifgut.
Die Priifeinrichtung nach Abb. 1 zeigt ber und unter dem rechteckigen Prüfling l. z. B. einem Betonwürfel, zwei Platten 2, die mittels Schraubenbolzen 3 zusammengehalten sind. Zwischen dem Prüfling 1 und den Platten 2 sind Druckkissen 4 eingelegt. Die Druckkissen 4 sind z. B. mit einer Druckwasserpumpe 5 mittels der Leitungen 6 verbunden. die einen Abschlusshahn 7 aufweisen und mit Entlüftungseinrichtungen versehen sein k¯nnen. Der Fl ssigkeitsdruck wird mittels an die Leitungen 6 angeschlossener Manometer 8 gemessen bzw. kontrolliert.
Die Druckkissen sind allseitig geschlos- sene Hohlkörper, die am Rande einen ringsum- laufenden Wulst aufweisen und aus derart dünnem Bleeh bestehen, dass sie sich bei LTn- terdrucksetzung eines in sie eingeführten Druckmittels, z. B. Druckwasser, ausdehnen und dabei auf den Prüfling 1 einen bestimmten Druck ausüben. Das Kissen wird sich bei entsprechend d nnem Blech mit seiner Auflagerfläche einer nicht vollkommen ebenen Oberfläche des Pr fgutes ohne weiteres anpassen bzw. anschmiegen, so dass an jeder Stelle der gedrückten FlÏchen ein spezifiseher Druck wirkt, der dem Flüssigkeitsdruck in dem Kissen genau entspricht.
Wird nach Unterdrucksetzen des Druckmittels im Kissen der Abschlusshahn 7 geschlossen, so bleibt der in den Kissen vorhandene Druck unverändert bestehen. Man kann somit das zu prüfende Prüfgut tage-oder aueh jahrelang unter der Wirkung des gleichen Druckes belassen. Man hat es auch ohne weiteres in der Hand, den Druck z. B. täglich, bei Prüflingen aus Beton etwa entsprechend der zu erwartenden Zunahme der Betonfestig- keit infolge der lÏngeren Erhärtungszeit, zu steigern. In sehr einfacher Weise können jederzeit auch Entlastungen und Wieder- belastungen vorgenommen werden, wie sie beispielsweise in Wirklichkeitan einem fertigen Bauwerk auftreten.
Die Einrichtung gemäss @ l bildet somit ein einfaches Hilfsmittel zur Klarstellung der Druckfestigkeitsverhält- nisse des Prüfgutes.
Die Prüfeinrichtung nach Abb. l ist im Gegensatz zu den bekannten Druckfestigkeits- Pr feinrichtungen au¯erordentlich billig herzustellen. Die beiden Platten 2, die z. B. aus Eisen oder Eisenbeton bestehen können bedürfen keiner besonderen Bearbeitung. Ihre Beschaffung und diejenige der Bolzen 3 und der Druckkissen 4 verursacht nur geringe Kosten. Es bedarf zur Herstellung einer solchen Pmfeinriehtung keinerlei besonders schwieri ger Arbeit. Sie kann beispielsweise auf der Baustelle aus im Handel jederzeit leicht er hältlichen Einzelteilen zusammengestellt werden.
Man ist bei der Betonprüfung aueh nicht an die blichen Betonprobew rfel von 20 bis 3"cm'Kantenlänge gebunden. Wenn die Druckkissen aus d nnem Blech bestehen, so fallen die Herstellungskosten auch bei einer Grundrissfläehe von 1 m2 und mehr nicht sehr ins Gewicht. Verwendet man Eisenbetonwiderlagerplatten, so k¯nnen an Stelle der Bolzen 3 einfädle Rundeisen verwendet werden, die zwischen den Eisenbetonplatten 2 frei sichtbar bleiben und in den Platten 2 einbetoniert und verankert sind. Im Falle sieh solche Eisenbetonplatten unter hohem Druck der Druckkissen durchbiegen, so bleibt diese Er scheinung ohne Einfluss auf die Prüfung des K¯rpers 1.
Die Durchbiegung findet ihren Ausgleich durch das sich stets an die Platte 2 anschmiegende Druckkissen.
Die Einrichtung nach Abb. 9 dient zur Druckfestigkeitsprüfung von Probek¯rpern. deren Grundfläche mehrere Quadratmeter betragen kann. Der Probekörper 38 wird zweck- mässig zusammen mit den zwei an gegenüber- liegenden Körperseiten anliegenden Druck- kissen 39 zwischen einen obern und einen untern Eisenbetonteil 40 geschoben, die durch eine gemeinsame Eisenbewehrung 41 miteinander verbunden sind. Die Bewehrung bestellt aus einzelnen, an den Enden sich z. B.
bergreifenden oder geschwei¯ten, ringförmi- gen Stäben. Sie kann auch eine Spiralarmie- rung mit der erforderliehen Zahl von Win dungen sein. Hierbei können Rundeisen oder Stahldraht mit hoher, gegebenenfalls mit einer höchsten erreichbaren Zugfestigkeit verwendet sein. Im Handel erhältlicher Stahldraht besitz beispielsweise eine Zugfestigkeit von mehr als 26000 kg/cm2. Zwecks Aufnahme der Verankerungskräfte kann dieser Stahldraht mit zahlreichen Windungen aufgewik- kelt sein, so dass die Bewehrung gewisser- massen ein Stahldrahtbündel darstellt, das der in Abb. 9 eingezeichneten Bewehrung 41 entspricht.
Die Aufwicklung der DrÏhte erfolgt zweckmässig in der Weise, da¯ zwischen den einzelnen Drähten ein Zwischenraum verbleibt, der nachträglich beim Betonieren der Teile 40 mit Mörtel oder Beton ausgefüllt wird. Bei der Einrichtung gemäss Abb. 9 ist die Bewehrung auf der Streeke 42 freigelassen. Sie konnte auch einbetoniert sein.
Beim Aufwickeln der Bewehrung wird man vorteilhaft eine Hilfsvorrichtung vorsehen, die ein gleichmϯig straffes Aufwickeln er möglicht. Die Eisenbetonteile 40 erhalten zweckmässig noch eine zusätzliche Bewehrung. damit sie die von dem Druckkissen ausgeübten Druckkräfte einwandfrei a. ufnehmen k¯nnen.
An Stelle von Eisenbetonteilen können zur Aufnahme der Stahldrähte die Teile 40 auch als Eisenkonstruktion ausgebildet sein und auf der Strecke 42 (Abb. 9) eine Verbindung aus eisernen Eonstruktionsgliedern erhalten.
Die Drähte können auch ohne Zwischenraum aufgewickelt sein. Man könnte auch je eine Anzahl DrÏhte in Label zusammenfassen und dann diese Kabel aufwickeln. Solche Kabel könnten auch bei den oben erwähnten Eisenbetonteilen an Stelle der Einzeldrähte Verwendung finden, wobei dann die einzelnen Eabelwindungen mit M¯rtel oder Beton um hüllt sein k¯nnen.
Abb. 2 und 3 zeigen eine Einrichtung zum Zerreissen eines grossen Betonblockes 9, der beispielsweise KantenlÏngen von 1 bis 2, 00 m und mehr besitzen kann. In der Langsmittel- ebene des Blockes 9 sind vier runde Druck kissen 10 angeordnet. Aus Abb. 3, die einen Querschnitt des Blockes darstellt, sind die Druckkissen 10 im Schnitt ersichtlich. Die Druckkissen 10 sind zusammen mit den betreffenden Leitungsstrecken 11 zur Zufüh- rung einer Druckflüssigkeit und Unterdruck- setzen derselben beim Betonieren des Blockes einbetoniert worden. Wird nach dem Erhärten des Betons z. B.
Druckwasser in die Kissen eingeführt und mittels der Pumpe 12 unter Druck gesetzt, so dehnen sie sich aus und sprengen den Block in der Längsmittelebene. in der sie sich befinden, auseinander. Der ein heitlich wirkende Druck der Druckflüssigkeit wird z. B. durch Ablesen der Manometer 13 festgestellt, so da. ss der Gesamtdruck der vier Druckkissen beim Reissen des Blockes ermittelt werden kann.
Die Abb. 4 und 5 zeigen eine ähnliche Einrichtung wie die Abb. 2 und 3, mit dem Un terschied,dass zwei Druckkissen 14 erst nach dem Erhärten des Betonblockes, z. B. in ausgesparte oder nachträglich herausgestemmte oder gebohrte Löcher, eingesetzt worden sind.
Zu diesem Zwecke besitzen die Druckkissen eine längliche Form. Nachdem sie indieLö- cher 15 eingeführt sind, wird z. B. Zementmörtel eingebracht, so da. die Zwischenräume zwischen Lochwa. ndung und Druckkissen auf beiden Seiten desselben ausgefüllt sind und letzteres vollständig eingebettet ist. Nach dem Erhärten bildet dieser M¯rtel Widerlager. Es kann dann durch die Leitungen 16 in die Kissen 14 geleitete Druckflüssigkeit mittels der Pumpe 17 unter Druck gesetzt werden, sc dass dann bei einer bestimmten Druckwirkung der Betonblock in der Ebene der Druckkissen zerrissen wird. Der aufgewandie Druck lässt sich auf Grund des an dem Manometer 18 abgelesenen spezifischen Druckes leicht feststellen.
Bemerkenswert ist, da¯ selbst bei einem hohen Fliissigkeitsdruck von z. B. 300 atü die Beanspruchung des Eissenbleohes sehr ge ring ist, da der am ITmfang des Kissens angeordnete Wulst nur eine geringe H¯he zu besitzen braucht. Beispielsweise braucht der lichte Durchmesser des Wulstes nur wenige Millimeter gross zu sein. Das Kissen kann dann genügende, ungehinderte Ausdehnungs- fahigkeit besitzen, indem die unter dem Prüfdruck auftretenden Verkürzungen bzw. Verlängerungen des zu prüfenden Körpers bis zum Bruch ebenfalls nur Bruchteile eines Millimeters oder doch nur wenige Millimeter betragen. Auch beim vorliegenden Beispiel liegt bis zum Sprengen bzw.
Reissen des Blokkes das Blech des Kissens einfach auf dem umgebenden Material auf und hat dabei keine andere Aufgabe, als einen dichten Abschluss zu bilden. Infolgedessen können die Druck kissen aus verhältnismässig dünnem Blech be- stehen, und es braucht dann nmr darauf ge- achtet zu werden, dass nach dem Sichtbar- werden des Risses auf der Aussenseite des Betonblockes keine Druckfl ssigkeit mehr dem Kissen zugeführt wird. Das Kissen kann dann wiederholt verwendet werden und, wenn nötig, vor der Wiederverwendung in seine ursprüng- liche Form mittels geeigneter Einrichtungen zurückgedrückt werden.
Die Verwendung der bisher bekannten Mittel zum Zerreissen grosser Betonblöcke kommt wegen der damit verbun- denen verhältnismässig sehr hohen Kosten in der Praxis nicht in Frage, während das beschriebene Verfahren in einfacher und wirt schaftlicher Weise durchfiihrbar ist.
In gleicher Weise, wie durch die Abb. 2 bis 5 dargestellt, können von fertigen Bauwerken aus Beton, Mauerwerk oder von natür- lichen Felsen und dergleichen Teile abgetrennt bzw. abgesprengt werden. Man erhält dann schon beim Abtrennen Anhaltspunkte über die Festigkeitsverhältnisse und kann dann die St cke z. B. mit einer Einrichtung nach Abb. 1 oder 4 und 5 noch weiter pr fen.
Das Verfahren eignet sich auch zur Priifung des Betons im Bauwerk selbst, z. B. des Betons von Talsperren oder dergleichen. Hierzu werden nach Abb. 6 aus dem Beton z. B. einer Sperrmauer Schlitze 19 und 20 ausgestemmt. In zwei einander gegenüberliegende, parallele Schlitze 19 sind Druckkissen 21 derart eingelegt und die vorhandenen Zwischen- räume zwischen den Kissen und den Schlitz Wandungen mit Widerlagern 31, z. B. aus Mörtel, ausgefüllt, daB die Ränder der Druckkissen freigelassen sind. Nach dem Erhärten dieses Füllmaterials wird den Druckkissen 21 durch die Leitungen 32 Druokflüssigkeit zu- geführt und unter Druck gesetzt.
Die Druckkissen üben dann einerseits s gegen die FlÏchen 22 der Sperrmauer und anderseits gegen den zwischen den Schlitzen vorhandenen zu prüfenden Betonblock 23 einen Druck aus, so dass das Verhalten des Betons der Sperrmauer unter Druck festgestellt werden kann.
Infolge der vorgesehenen Ausbildung der Druckkissen können in einem Bauwerk ge- niitend grosse Schlitze zum Einlegen von Dmlekkissen von Anfang an ausgespart werden. Bei der Einrichtung gemäss Abb. 7 sind iu der Wandung eines Betonbauwerkes ein Schlitz 24 und zur teilweisen Freilegung der an den Schlitz angrenzenden Teile des zu pria- fenrlen llaterials zwei Schlitze 25-durch punlitierte Linien dargestellt-im Abstand zueinander, quer zum Schlitz 24 angebracht.
Im Schlitz 24 ist ein Druckkissen 26 eingesetzt, wobei die Zwischenräume zwischen ihm und dem Betonbauwerk durch Widerlager 27, z. B. aus M¯rtel, ausgefüllt sind.
Leitet man nach dem ErhÏrten dieses M¯rtels dem Druckkissen durch die Leitung 33 Druckwasser zu und setzt dieses unter Druck, so wird auf die Fläehen 28 des Bauwerkes ein Druck ausgeübt. Auch wenn der Beton des Prüf gutes im Bereich der AuBenseiten 29 elamehr nachgeben sollte als auf der Innenseite wegen des dort bestehenden Zusammenhanges mit dem übrigen Beton des Bauwerkes 30, so bleibt trotzdem der durch den M¯rtel 27 bertragene Druck stets gleich mässig verteilt, entsprechend dem Flüssig- keitsdruek im Druckkissen. Das Kissen wird sieh in diesem Falle in der Nähe der Au¯en flächen etwas mehr ausdehnen als auf der Seite des Innenbetons.
Auf jeden Fall ist genau feststellbar, bei welchem spezifischen Druck eine Zerstörung des Betons an der Aussenseite 29 eintritt. Hervorzuheben ist hierbei, dass diese für die Betonpr fung g nstigen VerhÏltnisse mittels der bisher bekannten Kolbenpressen nicht erzielt werden k¯nnen, da bei der Kolbenpresse naturgemäB der Hauptdruck nur an derjenigen Stelle übertragen wird, an der der Beton die geringste elastische Nachgiebigkeit aufweist.
Es steht natürlich nichts im Wege, an Stelle des Mörtels 31 (Abb. 6) und 27 (Abb. 7) z. B. entsprechend geformte Platten, z. B. aus Eisen, in die Zwischenräume einzusetzen.
Die Druckkissen 21 bzw. 26 k¯nnten auch schon beim Betonieren des betreffenden Bauwerkes eingelegt werden, so daB es dann nicht nötig ist, besondere Schlitze 19 bzw. 24 auszustemmen oder auszusparen. Nach dem Erhärten des Betons wird dann das den Druckkissen zugeführte Druckmittel unter Druck gesetzt. Auch können an Stelle der Schlitze 20 bzw. 25 bei der Betonierung des Bau werkes Einlagen, z. B. Pappe oder dergleichen, eingelegt werden, so dass Trennungsfugen entstehen. Es empfiehlt sich, dabei eine möglichst nachgiebige Pappe, z. B. Asphaltpappe, zu verwenden, damit die Deformation der durch die Druckkissen beanspruchten Bauteile ungehindert eintreten kann.
Zur Durchführung eines ZerreiBversuches am Beton, beispielsweise einer Sperrmauer. kann eine Einrichtung nach Abb. 8 dienen.
Zwei schmale Schlitze 34 und ein den Seiten eines Rechtecks folgender Schlitz 35 sind von der AuBenfläche der Betonmauer aus z. B. aus dieser ausgebohrt. Längliche Druckkissen. deren Länge zweckmässig etwa gleich der Sehlitztiefe ist, sind in die Schlitze 34 eingef hrt, und der verbleibende freie Raum im Schlitz ist mit Widerlagern, z. B. aus Mortel. ausgefüllt. Nach dessen Erhärtung wird den Druckkissen ein Druckmittel, z. B. Druckwasser, zugeführt und unter Druck gesetzt.
Hierbei treten in der in Abb. 8 durch eine punktierte Linie 37 angedeuteten Betonfläche Zugspannungen auf.
Wird der untere-in Abb. 8 waag- rechte-Teil des Schlitzes 35 nach unten erweitert, so daB er zugänglich wird, so kann der von den Schlitzen umgebene I-f¯rmige Betonprüfling auch an seiner R ckseite von der Betonmauer durch Herstellung eines Schlitzes gelöst werden. Der l-förmige Kör- per ist dann vom Mauerbeton vollkommen losgelöst, so da¯ die Pr fung nicht mehr durch den Zusammenhang mit dem Afauerbeton be einfluBt wird.
Mit den Prüfeinrichtungen nach den Abb. 6 und 7 ist gezeigt, wie besondere Ver ankerungskonstruktionen, wie sie bei der Ein richtung gemäss der Abb. l erforderlich sind, bei Druckversuchen gespart werden können.
Zu diesem Zweck kann auch f r die Druck festigkeitsprüfung des Materials von Bauwerken im Baugrund eine Grube ausgehoben und zwei gegenüberliegende Seiten der Grube als Widerlager zur Aufnahme der durch die Druckkissen ausgeiibten li : räfte ausgebildet werden. Bei felsigem Untergrund, wie er z. B. an Baustellen von Talsperren anzutreffen ist, gestalten sich die Verhältnisse besonders einfach, da der felsige Untergrund im allgemei- nen inder Lage ist, grössere Druckkräfte ohne weiteres aufzunehmen. In Abb. 10 ist eine Einrichtung für diese Art der Prüfung dargestellt.
Aus dem Felsen 43 ist eine Grube ausge broe. hen, die genügend gross ist, um darin beispielsweise einen Betonwürfel von 1 m3 Grösse, nebst den Druckkissen und sonstigen notwendigen Einrichtungen unterbringen zu k¯nnen. Vom Felsausbrueh vorhandene Uneben- heiten der beiden einander gegenüberliegenden Grubenwände 44 und 45 sowie der Sohle 46 sind durch betonierte Schichten 43a, die auch der Druckverteilung dienen können, ausgelichen. Dieser Beton 43a wird im Interesse guter Druckverteilung zweckmässig mit Eisen- bewehrung versehen.
Voraussetzung ist natürlich, da¯ sowohl der Fels 43 als auch der Beton 43a eine genügende Festigkeit besitzen, um den Prüfdruck mit Sicherheit aufnehmen zu können.
Der zu prüfende Würfel 47 ist in die in beschriebener Weise vorbereitete Grube herabgelassen und dort auf zwei Walzen 48 aufgelagert, die auf der Grubensohle aufliegen.
Die Walzen 48 bieten den Vorteil, dass der Würfel während der Zusammendrückung durch seine untere Auflagerung keine nennenswerten oder wenigstens keine unbestimmten Nebenspannungen erleidet.
Die beiden Druckkissen 49 sind auf zwei einander gegenüberliegende Würfelflächen zwischen die Grubenwände 43a und den Wiirfel 47 eingelegt und die beiden RÏume 50 zwecks Bildung von Widerlagern z. B. mit M¯rtel ausgef llt. Auch dieser Mortel muss eine grössere Druckfestigkeit als der zu prüfende Würfel besitzen. An die Druckkissen sind die Druckleitungen 51 für die Zuführung der Druckflüssigkeit angeschlossen, die mittels der Druckleitung 59 mit einer nicht gezeichneten Druckpumpe, die z. B. von Hand bedient werden kann, zur Unterdrucksetzung der eingefüllten Druckflüssigkeit, in Verbindung stehen.
Damit aus den Druckkissen bei der Zufüh- rung von Druckflüssigkeit die im Kissen vorhandene Luft entweichen kann, sind an den höchsten Stellen der Kissen Entlüftungsventile 55 vorgesehen. Sobald die Kissen mit Druckflüssigkeit gefüllt sind, werden die Entlüftungsventile 55 geschlossen, und durch weiter zugef hrte Fl ssigkeit werden die Kissen unter Druck gesetzt. Die Druckiibertragungsfläche jedes Kissens besitzt die gleiche Grösse wie die QuerschnittsflÏche des Würfels. Mittels dem in der Druckleitun,, eingebauten Manometer 53 kann der auf den Würfel ausgeübte Druck bestimmt werden.
SchlieBlich kann noch der Absperrhahn 54 in der Druckleitung geschlossen werden, um die Druckpumpe abschalten zu können. Handelt es sich um die Prüfung eines Würfels von 100 cm Seitenlange und beträgt der beim Bruch des Würfels festgestellte Flüssigkeits- druck 600 kg/cnr, so ergibt sich hierbei der Druck der Druekkissen zu
600 X 100 X 100 = 6 000 000 kg.
Das Beispiel zeigt, wie mit einfachen Mitteln ein Druck von 6000 Tonnen ausgeübt werden kann. Wollte man diesen gewaltigen Druck mittels einer hydraulischen Kolbenpresse erzeugen, so wären hierfür im Verhältnis zn den Kosten der beschriebenen Prüfeinrichtung ganz riesige Kosten aufzuwenden.
Zur Aus bung des Druckes auf den zu pr fenden W rfel w rde z. B. das links ge zeichnete Druckkissen genügen, das rechts ge xeichnete konnte zusammen mit der Mörtelunterlage 50 wegfallen. In diesem Falle zviirde sich der Würfel 47 auf der rechten Sf'ite direkt gegen die Wand 43a abst tzen.
Diese direkte Abst tzung hÏtte aber den Nachteil, da¯ infolge von kaum. zu vermeidenden Unebenheiten der Auflagerflächen keine vollkommen gleichmässig verteilte Uber- des ragung des Pr fdruckes auf die reehte Wand -L erfolgen würde. Es empfiehlt sich desaux @alb, auf beiden Seiten ein Druckkissen zwischenzuschalten. Dabei gen gt es. ein Druekkissen einfach mit Flüssigkeit zu füllen t1nd den Füllstutzen dicht abzusehliessen, die eingefüllte Druckflüssigkeit also nicht mittels der Pumpe unter Druck zu setzen.
Es kann zweckmässig sein, jeweils mehrere 1'ruckkissen übereinander vorzusehen, da dann die der Zusammendr ckung des Prüfkörpers und der Widerlager entsprechende Eissen- deformation sich auf mehrere Kissen verteilt.
Dabei wird die Ausdehnung eines jeden Ris- sens míl so mehr verringert, je grösser die An- zahl der Kissen ist. Je geringer die Hubh¯he ausfÏllt, um so geringer ist die Beanspruchung des Kissenbleehes, ein Vorteil, der bei Anwendung sehr hoher Flüssigkeitsdrücke von Bedeutung sein kann.
In Abb. 11 ist eine Verwendung von vier Druckkissen gezeigt. bei der auch die in Abb. 10 ersichtlichen M¯rtelschichten 50 berfl ssig sind. Es ist damit möglich, die Vorbereitungszeit des Versuches abzukürzen, da es hierbei nicht mehr notwendig ist, die ErbÏrtungszeit der M¯rtelschichten 50 abzuwarlen. Die Walzen 48 ruben hier auf TrÏgern ''i.sodassdieUnterseitedesWürfelswährend des ebenfalls besichtigt werden kann.
Zwischendenpaarweiseanzweigegen- berliegenden W rfelseiten angeordueten 49 ist je eine den Druekkissen eutsprechend geformte Platte 59 angeordnet.
@ tie Platte kann z. B. aus Eisen oder Eisen- belon bestehen.
Das in Abb. 11 ganz links angedeutete Kissen lehnt sich gegen eine beispielsweise eiserne Platte 62. Der Raum zwischen dieser Platte und der Grubenwand 43a ist mit einem zweckmäBig eisernen Weilplattenpaar 65es konnten auch dünne ebene Platten sein-ausgefüllt. Die Platte 62 ist mit Schrauben 63 ausgerüstet, die sich gegen beispielsweise eiserne Auflagerplatten 64 st tzen k¯nnen.
Werden die Schrauben 63 angezogen, so be wegt sich die Platte 62 entsprechend nach rechts und drückt die vier Druckkissen 49 bei geöffneten Hähnen 54 etwas zusammen.
Dabei vergrössert sich der Abstand zwischen der Platte 62 und der Wand 43a, so daB dann die Keilplatten 65 leicht eingesetzt oder herausgenommen werden k¯nnen. Werden im letzteren Fall die Schrauben 63 wieder nachgelasse, so lässt sich die Platte 62 gegen die Wand 43a zuriickschieben, und die benachbarten Druckkissen können nebst der Platte 59 herausgenommen werden. Wird nun der Würfel 47 auf den Walzen 48 nach links gerollt, so kann auch das rechts liegende Kissen- paar beseitigt werden. Die Einrichtung gestattet, somit in einfacher Weise den Aus-und Einbau der Prüfeinrichtung, ohne da. die H¯he der Druckkissen wesentlich verändert zu werden braucht.
Die Kissen 49 und die Platten 59, 62, 65 werden zweckmäBig auf Hilfsgerüste aufgelagert und mit Einrichtungen zum Herablassen und Wiederhochheben versehen. Auch empfiehlt es sich, eine geeignete Einrichtung zum Versetzen des Pr fk¯rpers vorzusehen.
In Abb. 1@ ist ein Druckkissen dargestellt, das aus zwei Blechen besteht, deren Ränder gegeneinander abgebogen und mittels einer Sehweissnaht 58 miteinander verbunden sind. so dass ein ringsumlaufender Wulst gebildet ist. Wählt man z. B.denmit56 bezeichneten Durchmesser des Wulstes 1 0 mm und die mit 57 bezeiehnete Bleehstärke 4 mm gross, so beträgt die maximale Blechbeanspruchung bei einem Flüssigkeitsdruck von 600 atü 1 X 600 : 0, 4 X 2 = 750 kg/cm2.
Werden für ein Druckkissen mit diesen Ab messungen 2 m2 Blech ben¯tigt, so wiegt es im ganzen rund 70 kg. Das Formen der Bleche am Rande und das Zusammenschweissen derselben kann von einem geübten Metallfacharbeiter und Schweisser innerhalb weniger Arbeitstage erfolgen, wenn ihm das übliche Handwerkszeug zur Verfügung steht. Die Kosten eines solchen Druckkissens sind somit relativ gering. Es wird deshalb auch f r Zerreissversuche bei Baustoffen, die im Bauwerk vorwiegend nur auf Druck beansprucht werden, in vermehrtem Masse zur Anwendung kommen können. An gro¯en Prüflingen, z. B. Betonblöcken, durchführbare Zerreiss- versuche sind oft viel aufschlussreicher als es ein Druckversuch sein kann.
Wird beispielsweise ein im Beton befindlicher Stein zerrissen, so erhält man hierbei einen sehr weitgehenden Aufschluss über die Festigkeitsver- hältnisse des verbindenden Mörtels. Die aus einem solchen Ergebnis zu ziehenden Schlüsse sind ganz anderer Art als diejenigen, die sich aus der Zerstörung eines Steines beim gedrückten Betonwürfel ergeben. Es ist beispielsweise auch möglich, von der bisherigen zum Teil unzulänglichen Prüfung verhältnis- mässig kleiner Betonwürfel auf Druckfestigkeit zu der wirtschaftlich tragbaren Druckfestigkeitsprüfung grosser Betonblöcke überzugehen.
Da mit den Druckkissen auf sehr einfache Weise der Druck längere Zeit, z. B. monate-oder jahrelang aufrechterhalten werden kann, so hat man es auch in der Hand, der auftretenden Deformation des Prüfgutes grössere Aufmerksamkeit zu schenken, z. B. während der Wirkung der für den zu priifenden Baustoff als zulässig erachteten Druckbeanspruc. hung. Die Beobachtung der Deformationserscheinungen vom Beginn der Prüfung bis zur Erreichung der Festigkeitsgrenze gibt dem Fachmann über die Materialeigenschaften eines Baustoffes ein sehr auf schlussreiches Bild. Gleichzeitig können die wichtigen Einflüsse des Schwindens, Kriechens und dergleichen ohne Schwierigkeit be obachtet werden.
Gegebenenfalls kann von der Anwendung eines Wulstes am Druckkissen, wie oben beschrieben, Abstand genommen werden und zwei ebene, gleich grosse Bleche, deren Grole zweckmässig dem zu prüfenden Baukörper entspricht, am Rande einfach miteinander ver schweisst werden, z. B. mittels des elektrischen Nahtschweissverfahrens.
Bei den bekannten Prüfmaschinen wird die Ausdehnung des zu prüfenden Körpers in der quer zum Prüfdruck liegenden Richtung gehemmt infolge der zwischen der Druckplatte und dem Prüfkörper auftretenden Reibung. In nächster Nähe der Berührungsfläche zwischen der Druckplatte der Pr fmaschine und dem Prüfkörper, z. B. einem Betonwürfel, ist die Behinderung der Querausdehnung des Würfels am stärksten und in der Mitte des Würfels am geringsten.
Infolge einer solchen ungleichen Querausdeh- nung treten im Würfel auch ungleiche Spannungsverhältnisse auf, die besonders bei den Würfelproben deutlich erkennbar sind, indem der Würfel beim Druekversuch z. B. oft in einzelne pyramidenförmige Stücke zerfällt.
Bei der Einrichtung nach Abb. 13 sind der Prüfling 75 und die Druckkissen 67 zwischen den Widerlagerplatten 66 eingesetzt. Bei einem bestimmten Flüssigkeitsdruck und einer bestimmten lichten Wulsthöhe wird bei feststehenden Platten 66 in der Kissenwandung 69 eine rechnerisoh leicht zu ermittelnde Zugkraft erzeugt. Diese Zugkraft ruft naturgemϯ eine elastische Verlängerung der Wandung 69 hervor. Es kann nun durch die Wahl einer bestimmten StÏrke der den Druck über- tragenden Wandungen oder der Wulsthöhe erreicht werden, da¯ die elastisehe VerlÏngerung der Wandungen 69 gleich der unbehin- derten Querausdehnung des Prüfkörpers 75 ist.
Bei der in Abb. 13 ersichtlichen Kissenform kann die Ausdehnung der Wandungen 69 ungehindert vor sich gehen, auch wenn die an den Widerlagern 66 anliegenden Kissenwan- dungen infolge der Reibung oder der Form der Widerlager sich nicht frei bewegen k¯nnen. Die Höhe der Druckfestigkeit des Beton- w rfels wird somit keinesfalls durch eine behinderte Querausdehnung beeinflu¯t.
Die reclmr-nsehe Ermittlung der vorzusehen- den StÏrke der Kissenwandungen 69 kann beispielsweise wie nachstehend erläutert erfolgen. wobei folgende Bezeichnungen eingef hrt werden k¯nnen : Verlanberung der Längeneinheit des
Eissenbleches 69 unter der Wirkung der Zugkraft Z : @@ = Zugspannung im Blech 69 infolge der
Zugkraft Z ; @B = Verk rzung der Längeneinheit des
Betonw rfels 75 in der Richtung des
Pr fdruckes : @@B = Querausdehnung der LÏngeneinheit des Betonwiirfels 75 : @@ = VerhÏltniszahl @B: @qB; li, Fl ssigkeitsh¯he im Wulst :
@ = StÏrke des Bleches 69 ; p = Fl ssigkeitsdruck.
@ sie Längen der Würfelseite und der Druck fläehe 69 des Kissens werden zur Vereinfachung der Berechnung als gleich lang an nain zist :
Qo lap "J?E"2S
SB
SnB = m EBm Beide Werte einander gleichgesetzt ergibt : hp p 2sJEB Setzt man Ess : EB = n, so erhÏlt man f r die BlechstÏrke s folgende Beziehung : s = hm/2n@ F r n = 15 und m = 6 wird s = h/5¯.Es kann entweder s oder h gewÏhlt werden.
Uni die unbehinderte Querausdehnung des Prüfkörpers auch bei den bekannten Druck festigkeitsprüfmasePhinen zu ermögliehenn wer den zwischen die Druckplatten dieser Maschi- nen und dem Prüfkörper Druckkissen eingelegt. Entsprechen deren Wandstärken der ohen entwickelten Formel, so ist die Dehnung ilirer Druckflächen gleich der Querausdeh- nung des Prüfkörpers. Die Widerlagerplatten 66 in Abb. 13 könnten die Druckplatten der Prüfmasehine sein. Zwischen die beiden Druckplatten und den zu prüfenden Betonw rfel 75 werden zwei Druckkissen 67 eingelegt.
Mittels der Leitungen 72 werden sie mit Flüssigkeit gefüllt, wobei die Entlüf- tungsventile 71 so lange geöffnet bleiben, bis sich keine Luft mehr in den Kissen befindet.
Dann werden die Absperrhähne 73 der Leitungen 72 geschlossen. Sobald durch die Prüfmaschine ein Druck ausge bt wird, bewegt sich die obere Druckplatte in Pfeilrich- iung D gegen die untere Druckplatte, wobei in den Druckkissen ein entspreehender Flüs sigkeitsdruck erzeugt wird. Gleiehzeitig kommt auch der Prüfkörper 75 unter Druck.
Da die Ausdehnung der beiden Kissenwan- dungen 69 gleich der Querdehnung des Betonwürfels 75 ist, so kann sich der Prüfkörper 75 in der Querrichtung nach allen Seiten ungehindert ausdehnen. Zwecks Kontrolle des Prüfergebnisses sind die beiden Manometer 74 vorgesehen, durch die der auf den Prüfkörper 75 ausgeübte Druck kontrolliert werden kann.