CH671636A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen der Eigenschaften einer steifen, vergiessbaren Masse, wobei

- eine Probe mit einem vorbestimmten Gewicht aus der Masse entnommen wird,

- die Probe einem Verdichtungseffekt ausgesetzt wird, und

- die Grösse einer Zusammendrückung der Probe und der dazu verwendeten Arbeit bestimmt werden.

Das Verfahren dient besonders zum Messen der Verdichtbar keit einer jungen Betonmasse.

In der Betonindustrie haben technische Entwicklungen zum Gebrauch von Betonmassen geführt, die in immer geringerem Masse Wasser enthalten. Die Ursache dafür ist, dass je geringer der Wassergehalt der Masse ist, desto besser sind die dadurch erreichten Festigkeitswerte, vorausgesetzt dass die übrigen Mengenverhältnisse der Masse unverändert bleiben. Die theoretische, optimale, für die Hydratation benötigte Wassermenge ist 22-40 Vol. %, bezogen auf die Trockenmasse der Zementmenge, wobei das Verhältnis Wasser/Zement, d. h. das w/c-Verhältnis, im Bereich 0,22-0,40 liegt. Diese sogenannten erdfeuchten Massen sind schwer auszuformen und zu giessen, auch weil die jetzige Tendenz ist, den Zement äusserst fein zu mahlen, um eine effizientere und schnellere Ausnutzung der resultierenden Festigkeitseigenschaften des Betons zu ermöglichen. Solche Massen werden steif oder halbsteif genannt.

Erdfeuchte Betonmassen werden hauptsächlich in modernen Gleitschalungsbauprozessen verwendet. Für plastische Massen existieren zufriedenstellende Verfahren und Anordnungen zum Messen der Eigenschaften, besonders der Verdichtbarkeit der Masse, während keine passenden Verfahren und Anordnungen zum exakten Messen der Verdichtbarkeit von steifen und halbsteifen Massen vorhanden sind, was einen bedeutenden Nachteil beim Gebrauch von Betonmassen ausmacht. Je dichter der Beton in dem fertiggegossenen Produkt ist, desto höher ist die Festigkeit des erreichten Produkts, und deshalb sind Auskünfte über die Verdichtbarkeit einer vergiessbaren Betonmasse zum Erreichen eines akzeptablen Endergebnisses sehr wichtig.

Die Verdichtbarkeit einer Betonmasse ist wesentlich von der Steife der Masse abhängig. Wenn die Masse zu steif ist, wird das erreichte Gussstück schlecht verdichtet, und es enthält eine ganze Menge Luftblasen, während eine zu plastische Masse zu niedrigen Festigkeitswerten führt, und ausserdem ist es schwer, die Form und die Toleranzen eines und eine feste Giessform gegossenen Produkts zu kontrollieren. Die Verdichtbarkeit einer Masse wird nicht nur von den Mengen und Verhältnissen der verschiedenen Ingredienzen beeinflusst, sondern auch von deren Qualität und Grösse und anderen solchen variierenden Faktoren. Deshalb ist es wichtig, zuverlässige Kenntnisse von der Verdichtbarkeit der Masse zu erhalten, und zwar schon vor dem Giessen der Masse.

Die Plastizität und Verdichtungseigenschaften plastischer Betonmasse werden heutzutage nach verschiedenen Verfahren untersucht, unter welchen die folgenden als die wichtigsten erwähnt werden könnten:

- eine Verdichtungsfaktorprüfung, d. h. ein Messen des Mo-Werts, wobei die Betonmasse veranlasst wird, mittels Fallschlägen durch einen Messapparat zu «strömen»,

- eine Konsistenzprüfung, d. h. ein Messen der Senkung, wobei die Giessform eines in einer bestimmten Weise verdichteten Betonkegels entfernt wird und die Resthöhe des Kegels gemessen wird,

- eine Rührzeitprüfung, d. h. eine Vebe-Prüfung, wobei ein in einem konischen Betonkörper entstandener Rest in derselben Weise gemessen wird, aber jetzt die Bildung des Rest-Körpers durch Rütteln intensiviert wird.

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Diese Verfahren sowie verschiedene andere Untersuchungsweisen der Masse sind für plastische Massen geeignet und einige davon auch für sogenannte halbsteife Massen. Je steifer die Masse ist, desto schlechter sind die jetzt vorhandenen Möglichkeiten zu einer genauen Bestimmung der Eigenschaften der Masse.

Bei steifen Betonmassen war es früher notwendig, die Verdichtbarkeit der jeweils zu giessenden Betonmasse bei Mangel an geeigneten Messverfahren und -anordnungen sogar durch Berühren mit den Händen jeweils auf der Basis von berufsmässigem Können und Erfahrungen zu bestimmen zu versuchen. Eine junge, steife Masse so mit den Händen zu definieren, ist jedoch unzuverlässig und subjektiv, was häufig zur Verwerfung gegossener Produkten führt.

Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zustandezubringen, das die obenerwähnten Nachteile vermeidet und ein genaueres Messen der Verdichtbarkeit einer steifen, vergiessbaren Masse ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein erfindungsgemässes Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass

- die Probe mit einer konstanten Kraft aus zwei entgegengesetzten Richtungen zusammengedrückt wird,

- die Probe unter einem konstanten Druck zwischen zwei geneigten Flächen einer Scherverdichtung ausgesetzt wird, welche Flächen sich parallel zueinander erstrecken und ihre Position durch Rotation ändern, und

- das Volumen der Probe bei Beginn der Verdichtung und nach bestimmten Verdichtungsimpulsen gemessen wird.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, dass die Definition der Verdichtbarkeit einer Betonmasse mit einer Maschine unter genau einheitlichen Verhältnissen ausgeführt wird, die für separate Proben reproduzierbar sind, wobei die über die Verdichtbarkeit erhaltene Information immer zuverlässig ist. Die finnische Patentschrift 64 073 enthüllt eine Weise zur effizienten Verdichtung steifer Betonmassen, d. h. ein sogenanntes Scherverdichtungsverfahren. Bei dieser Messung können die verschiedenen Parameter, wie das Gewicht der Probe und der auf die Probe gerichtete Druck konstant gehalten werden, so dass nur die Zusammensetzung der Probe variiert. Bei der Herstellung von Betonstücken wird eine Prüfungsserie mit einer besonderen Giess-maschine ausgeführt, und zwar zur Bestimmung der an der Probe gemessenen Verdichtbarkeit, d. h. der Änderung der Dichte, und weiter zur Bestimmung der Festigkeit der fertiggegossenen Produkte, wobei eine obere und untere Grenze für die Verdichtbarkeit der Masse erhalten werden, welche Grenzen spezifisch für diese besondere Giessmaschine sind und innerhalb welcher Grenzen es leicht ist, diese Betonmassen mit Erfolg zu erwünschten Produkten zu giessen.

Dank des erfindungsgemässen Verfahrens ist es möglich, die Zusammensetzung der in dem Betonmischer herzustellenden Betonmasse unmittelbar auf der Basis der definierten Verdichtbarkeit einer Probe So zu justieren, dass die Dichte und die Frischfestigkeit des gegossenen Produkts wie erwünscht werden. In dieser Weise ist es möglich, eine Verwerfung fertiger Produkte sowie die damit zusammenhängende, unnötige Arbeit zu vermeiden. Die Verdichtbarkeit einer steifen Betonmasse kann somit ebenso genau untersucht werden, wie es früher nur bei plastischen Massen möglich war. Also eignet sich das erfindungsgemässe Verfahren besonders zur Kontrolle der Herstellung von Betonprodukten.

Ein Messen der Verdichtbarkeit gemäss der vorliegenden Erfindung führt zu genauer Information über eine Zunahme der Dichte der aus der Masse entnommenen Probe, wenn die Masse in einer präzisen, vorbestimmten Weise zusammengedrückt wird. Die Dichte der Probe kann während der Prüfung mittels konventioneller Berechnungen kontinuierlich definiert werden, wenn die Probe gewogen ist und das Volumen der Massenprobe kontinuierlich in dem Prüfungsgerät beobachtet wird. Sowohl die endgültige Dichte des Prüfungsstücks als auch die Änderungen in der Dichte im Anfangsstadium der Prüfung sind bedeutsam für die Verdichtbarkeit.

Zum Schätzen der Qualität des zu giessenden Betons ist es besonders wichtig zu wissen, wie fest der Beton sein wird, nachdem der Hydratationsprozess darin erledigt ist. In der Praxis wird die Qualität des Betons mit Hilfe von Festigkeitsprüfungsstücken und aus dem fertigen Produkt abgeschnittenen Proben kontrolliert.

Es ist schwer und unzuverlässig, Festigkeitsprüfungsstücke von einer steifen Betonmasse auszuformen, weil es schwer ist, mittels der jetzigen Prüfungsverfahren kompakte Proben zustandezubringen. Durch Rütteln wird gar nicht immer eine Zusammendrückung erreicht. Ein teures, nützliches Produkt wird oft dadurch verdorben, dass eine Probe von einem fertigen Produkt abgeschnitten wird.

Das neue Verfahren ermöglicht eine Ausformung kompakter Prüfungsstücke von gleichmässiger Qualität, so dass die Verdichtbarkeit auch steifer Massen untersucht werden kann. Die Erfindung sichert, dass die Verdichtung der Proben zu Prüfungsstücken immer mit einer Maschine unter genau einheitlichen Umständen ausgeführt wird und dass die Festigkeitsmessergebnisse verschiedener Laboratorien sowohl mit jungem als auch mit erhärtetem Beton mit einander vergleichbar sind.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Anordnung zur Durchführung des neuen Verfahrens, welche Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Verdichtungsgerät mit zwei Verdichtungsplatten vorgesehen ist, deren Oberflächen sich parallel erstrecken und die um eine hinsichtlich der Oberflächen der Verdichtungsplatten geneigte Rotationsachse rotierbar sind, und zwar zur Erzeugung einer Scherverdichtung in der in dem erwähnten Behälter befindlichen Probe aus zwei entgegengesetzten Richtungen, und dass ferner Mittel zum Pressen der einen Verdichtungsplatte gegen die andere vorhanden sind.

Die auf die Probe zu richtende Scherverdichtung kann in einem Gerät dieser Art äusserst gut kontrolliert werden, so dass alle mittels der Proben erreichten Messergebnisse unter einheitlichen Messverhältnissen gegenseitig vergleichbar sind.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, wobei

Figur 1 eine detaillierte Vorderansicht der Konstruktion einer erfindungsgemässen Anordnung in einer Füllstellung ist,

Figuren 1 und 3 Ausschnitte der Anordnung entlang den Linien II-II respektive III-III der Figur 1 sind,

Figur 4 einen vergrösserten Achsenschnitt eines Verdichtungsbehälters der Anordnung mit seinen Verdichtungskolben in einer Betriebsstellung zeigt,

Figur 5 verschiedene Betriebsstadien des erfindungsgemässen Verfahrens zeigt,

Figur 6 ein Beispiel für eine mittels der Anordnung ausgeführte Verdichtbarkeitsmessung einer Betonmasse ist.

Die in den Figuren 1-4 gezeigte Anordnung umfasst einen vertikalen, an einem Rahmen 1 befestigten Verdichtungszylinder 2 und einen unteren, an einer rotierbaren Vertikalachse 4 befestigten Verdichtungskolben 3 zum Schliessen des unteren Endes des Zylinders.

Eine vertikale Achse 6 ist rotierbar an einem Schlitten 5 montiert, der vertikal gleitend an dem Rahmen oberhalb des

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Verdichtungszylinders montiert ist. Ein oberer Verdichtungskolben 7 ist zum Schliessen des oberen Endes des Verdichtungszylinders an der erwähnten Achse 6 befestigt. Die vertikale Achse 6 ist an einer Kolbenstange eines an dem Rahmen montierten hydraulischen Zylinders 8 befestigt, mittels welcher Kolbenstange der Schlitten und sein Kolben vertikal verschiebbar sind.

Die Unterlage des Rahmens trägt ein Getriebe 9, das mittels einer Zwischenachse 10 und eines Übersetzungsgetriebes 11 mit der Vertikalachse 4 des unteren Verdichtungskolbens und mit der Vertikalachse 6 des oberen Verdichtungskolbens verbunden ist, so dass die beiden vertikalen Achsen mit derselben Geschwindigkeit rotieren. Das Getriebe wird von einem elektrischen Motor 12 getrieben.

Jeder Verdichtungskolben bildet eine runde Platte 13 respektive 14, die hinsichtlich der Vertikalachse geneigt angebracht ist. Die beiden Kolben sind in der Weise schräg an den Achsen montiert, dass ihre Platten 13,14 parallel zueinander gelegen sind, wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist.

Weiter umfasst die Anordnung einen Messtisch 15, der mit z. B. Anzeigern 16-18 des Drucks des hydraulischen Zylinders 8, der Umdrehungszahl der Verdichtungskolben und der Verschiebung des Schlittens versehen ist. Eine Skala 19 ist an der Seite des Rahmens befestigt, um die vertikale Lage des Schlittens direkt anzuzeigen.

Figur 5 zeigt ein mittels der Anordnung ausgeführtes Messverfahren.

Eine Probe 20 mit einer vorbestimmten Masse m wird aus der Betonmasse entnommen. Die Probe wird in einen Verdichtungszylinder 2 mit einer Querschnittsfläche F gegossen und der obere Verdichtungskolben 7 wird auf die Probe gesenkt. Der Kolben wird mittels des hydraulischen Zylinders mit einer konstanten Kraft P an die Probe gepresst. Darauf werden die Kolben mittels des elektrischen Motors rotiert, wobei ihre in einer geneigten Lage montierten Platten 13,14, einen Scherverdichtungseffekt auf die Probe ausüben. Die Folge davon ist, dass die Probe nach einer vorbestimmten Anzahl n der Kolben-Umdrehungen um einen Abstand S verdichtet wird, was auch von der Skala 19 ablesbar ist, während das Volumen der Probe sich in einen Wert Vi ändert. Die verdichtete Probe kann als ein zylindrisches Versuchsstück 22 entfernt werden, an dem die Festigkeitseigenschaften der Betonmasse nach der Härtung berechnet werden.

Der elektrische Motor wird mit einem frei wählbaren Programm so kontrolliert, dass er in vorbestimmten Zeitabständen stoppt, um die Umdrehungszahlen n und die entsprechenden Senkungen S abzulesen. Alternativ kann der elektrische Motor kontinuierlich rotiert werden, wobei die s Umdrehungszahlen der Kolben und die Senkungen kontinuierlich auf den Speicher einer Prozesseinheit 23 übertragen werden, um die Verdichtbarkeit der Probe mittels eines Registrierapparats 21 zu zeigen.

Die Verdichtbarkeit der Probe kann als ein Dichtewert der io Probe als Funktion der Umdrehungszahl der Kolben, d. h. als Funktion der Verdichtungsimpulse, graphisch dargestellt werden. Figur 6 zeigt ein Beispiel zum Kontrollieren der Verdichtbarkeit des Betons. Eine Kurve A in der Figur zeigt die Änderung in der Dichte einer aus der Betonmasse entnom-15 menen Probe beim Fortschreiten der Verdichtung, wenn die Probe mittels der beschriebenen Anordnung unter der Einwirkung eines konstanten Pressdruckes P = 1,5 bar einer Scherverdichtung ausgesetzt wird. Das Wasser/Zement-Verhältnis w/c der von der Kurve A dargestellten Betonmasse 20 war 0,328.

Entsprechend zeigt die Kurve B die Ergebnisse einer mit derselben Betonmasse ausgeführten Prüfung, wenn das Wasser/Zement-Verhältnis 0,361 ist. Im übrigen ist die Masse identisch in diesen zwei Prüfungen.

25 In diesem Beispiel führt die Giessmaschine den Giesspro-zess mittels dieser zwei Betonmassen mit Erfolg aus. Erfahrungen zeigen an, dass dieses Betongiessen auch mit Betonmassen anderer Art gelingen wird, vorausgesetzt dass ihre Verdichtungseigenschaften innerhalb der Kurven A und B 30 liegen, wenn die Messung gemäss der Erfindung ausgeführt wird.

Mittels des erfindungsgemässen Verfahrens ist es möglich, die Verdichtbarkeit einer Betonmasse, die soeben hergestellt wird, schnell, d. h. in einigen Sekunden, zu messen, wobei 35 zuverlässige Kenntnisse von der Anwendbarkeit der Betonmasse auf die jeweilige Giessarbeit mittels einer bestimmten Giessmaschine erhalten wird.

Die Zeichnungen und die sich daran anschliessende Beschreibung sind nur zur Veranschaulichung der Idee der 40 Erfindung beabsichtigt. Das erfindungsgemässe Verfahren und die erfindungsgemässe Anordnung können im Rahmen der Patentansprüche variieren. Die Erfindung ist auch zum Messen der Eigenschaften anderer, jungem Beton ähnlicher Massen, wie sie z. B. bei Ziegelherstellung vorkommen, und 45 zum Messen gewisser, geodätischer Eigenschaften des Bodens geeignet.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zum Messen der Eigenschaften einer steifen, vergiessbaren Masse, wobei

   - eine Probe (20) mit einem vorbestimmten Gewicht aus der Masse entnommen, wird,

   - die Probe einem Verdichtungseffekt ausgesetzt wird,

   und

   - die Grösse einer Zusammendrückung (S) der Probe und der dazu verwendeten Arbeit bestimmt werden,

   dadurch gekennzeichnet, dass

   - die Probe (20) mit einer konstanten Kraft (P) aus zwei entgegengesetzten Richtungen zusammengedrückt wird,

   - die Probe unter einem konstanten Druck zwischen zwei geneigten Flächen (13,14) einer Scherverdichtung ausgesetzt wird, welche Flächen sich parallel zueinander erstrecken und ihre Position durch Rotation ändern, und

   - das Volumen (V und Vt) der Probe bei Beginn der Verdichtung und nach einer bestimmten Anzahl von Verdichtungsimpulsen (n) gemessen wird.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Probe (20) gemessen und gewogen, und zwar zur Festlegung ihrer Dichte nach der Verdichtung.
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen (Vt) der Probe (20) und/ oder deren Dichte als Funktion einer vorgegebenen Verdichtungsarbeit, wie z. B. der Rotationsbewegung (n) der erwähnten geneigten Flächen (13,14), gemessen wird.
4. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, welche Anordnung

   - einen Behälter (2) für eine Massenprobe (20) mit einem vorbestimmten Gewicht (m),

   - Mittel (8) zum Zusammendrücken der Probe, und

   - Mittel ( 19) zum Messen der Zusammendrückung der Probe umfasst,

   dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdichtungsgerät mit zwei Verdichtungsplatten (13, 14) vorgesehen ist, deren Oberflächen sich parallel zueinander erstrecken, und die um eine hinsichtlich der Oberflächen der Verdichtungsplatten geneigte Rotationsachse (4, 6), zur Erzeugung einer Scherverdichtung in der in dem erwähnten Behälter (2) befindlichen Probe (20) aus zwei entgegengesetzten Richtungen, rotierbar sind, und dass ferner Mittel (6,8) zum Pressen der einen Verdichtungsplatte gegen die andere vorhanden sind.
5. 5. Anordnung nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Verdichtungsplatten (13,14) an Kolben (3,7) befestigt sind, die sich in einen zylindrischen Behälter (2) von entgegengesetzten Seiten erstrecken, wobei diese Kolben an koaxial rotierenden Achsen (4,6) in der Weise montiert sind, dass die Verdichtungsplatten hinsichtlich der rotierenden Achsen geneigt angebracht sind.
6. 6. Anordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Achse (6) des einen Kolbens (7) mittels eines druckmediumbetätigten Antriebsgerätes (8) achsial verschiebbar ist, und zwar zum Pressen der einen Verdichtungsplatte (14) gegen die in dem Behälter (2) angebrachte Probe (20).
7. 7. Anordnung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Instrument (19) vorgesehen ist, das die achsiale Bewegung der rotierenden Achse (6) anzeigt.
8. 8. Anordnung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Instrument (17) vorgesehen ist, das die Umdrehungszahl (n) der rotierenden Achse (6) anzeigt.