DD265697A1 - Verfahren und anordnung zur zerstoerungsfreien bestimmung der druckfestigkeit von betonen mittels ultraschallgeschwindigkeitsmessungen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur zerstoerungsfreien Bestimmung der Druckfestigkeit von Beton mittels Ultraschallgeschwindigkeitsmessungen. Der Erfindungsgegenstand ist fuer alle Erhaertungsprozesse von Betonen beliebiger Rezeptur anwendbar, bei denen Zement oder zementartige Bindemittel unter instationaeren Temperaturbedingungen hydratisieren und erhaerten. Erfindungsgemaess wird die am Beton gemessene Ultraschallgeschwindigkeit um den beim Erhaertungsprozess konstanten Geschwindigkeitsbeitrag der Zuschlagstoffe korrigiert, aus dem unabhaengig von der Rezeptur und den Erhaertungsbedingungen existierenden funktionalen Zusammenhang zwischen der Ultraschallgeschwindigkeit in der Zementsteinmatrix und ihrer Druckfestigkeit sowie zwischen der Druckfestigkeit des Betons und der seiner Zementsteinmatrix die Betondruckfestigkeit berechnet und letztere als Steuergroesse fuer den Erhaertungsprozess verwendet. Die Ankopplung der Ultraschallgeber und -empfaenger an den Beton erfolgt gemaess einer Anordnung ueber Bolzen, die mittels Gleitbuchse oder dauerelastischer Dichtung in Durchfuehrungen von Formen oder Schalungen gehaltert sind.
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur zerstörungsfreien Bestimmung der Druckfestigkeit von Beton mittels Ultraschallgeschwindigkeitsmessungen.
Die Erfindung ist anwendbar für Betone beliebiger Rezeptur, deren Zementsteinmatrix unter instationären Temperaturbedingungen erhärtet.
Die Druckfestigkeit als Haupt- und Klassifizierungskenngröße von Betonen ist im Betonbau zu verschiedenen Zeiten und aus verschiedenen Anlässen nachweispflichtig. Dieser Nachweis erfolgt überwiegend durch zerstörende Festigkeitsprüfungen, die relativ zeit- und materialaufwendig sind. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß mit diesen Prüfungen nicht die Festigkeit des interessierenden Betonbauteiles direkt erfaßt wird, sondern die eines gesondert hergestellten Probewürfels.
Die Suche nach zerstörungsfreien und einfachen Prüfmethoden ist daher ein ständiges Problem hinsichtlich der Qualitätskontrolle von Beton.
Technisch realisierbare Lösungen gibt es bisher auf der Basis von Schlaghärteprüfungen und Ultraschallgeschwindigkeitsmessungen. Schlaghärteprüfungen mit Kugelschlaggeräten und Rückprallhämmern (TGL 33437/01: Zerstörungsfreie Prüfung von Bauwerken und Bauteilen aus Beton; Bestimmung der Druckfestigkeit durch Rückprall- oder Kugelschlagprüfung) erfordern umfangreiche Kalibrierungsarbeiten und zeigen stark streuende Ergebnisse, was ihrer umfassenden Anwendung entgegensteht.
Auch die Anwendung von Ultraschallgeschwindigkeitsmessungen ist bekannt (TGL 33437/03: Zerstörungsfreie Prüfung von Bauwerken und Bauteilen aus Beton; Bestimmung der Druckfestigkeit durch Ultraschallprüfung). Die praktische Anwendung wird dadurch behindert, daß die Kalibrierung zeit- und rezepturabhängig vorzunehmen ist und daher zeit- und materialaufwendig ist. Die zugelassenen Rezepturschwankungen verringern notwendigerweise die Genauigkeit der Ergebnisse.
Das ist die Ursache dafür, daß es nicht an Versuchen gefehlt hat, verbesserte Verfahren zur Bestimmung von Betondruckfestigkeiten aus Ultraschallmessungen zu entwickeln.
Dennoch sind keine prinzipiell verbesserten Verfahrensweisen bekannt geworden (Diem, P.: Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen, Bauverlag GmbH, Wiesbaden u. Berlin [West], 1982). Auch mittels Prognoserechnungen über den Verlauf der Ultraschallgeschwindigkeitsentwicklung konnte das Problem der variierenden Betonzusammensetzungen nicht gelöst werden (WP DD 224583A1, WP DD 216540A1).
Damit ist das Problem, Ultraschallgeschwindigkeiten hinsichtlich der Druckfestigkeit an Materialien auszuwerten, deren Bestandteile einerseits einen zeitunabhängigen Geschwindigkeitsanteil (Zuschlagstoffe bzw. disperse Phase) und andererseits einen zeitabhängigen Anteil (Zementgel bzw. Matrix) aufweisen, bisher ungelöst.
Ziel der Erfindung ist, eine praxisgerechte Lösung zur zerstörungsfreien Bestimmung der Betondruckfestigkeit mittels Ultraschallgeschwindigkeitsmessungen zu finden, die die Ökonomie der Prüfprozesse verbessert sowie eine Steuerung des Erhärtungsprozesses ermöglicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zu entwickeln, mit deren Hilfe die Druckfestigkeit von Beton aus Ultraschallgeschwindigkeitsmessungen auch unmittelbar am Bauteil bestimmt und in Abhängigkeit davon der Erhärtungsprozeß gesteuert werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß man die am Beton gemessene Ultraschallgeschwindigkeit um den beim Erhärtungsprozeß unveränderlichen Geschwindigkeitsbeitrag der Zuschlagstoffe korrigiert, aus dem unabhängig von der Rezeptur und den Erhärtungsbedingungen existierenden funktionalen Zusammenhang zwischen der Ultraschallgeschwindigkeit in der Zementsteinmatrix und ihrer Druckfestigkeit sowie zwischen der Druckfestigkeit des Betons und der seiner Zementsteinmatrix die Betondruckfestigkeit berechnet und sie als Steuergröße für den Erhärtungsprozeß verwendet.
Zur Realisierung des Verfahrens werden an den in einer Form oder Schalung befindlichen Beton Ultraschallgeber und •empfänger direkt oder über die Form oder Schalung durchdringende Bolzen so angekoppelt, daß entweder die Geschwindigkeit der Ultraschall-, Längs- oder Ultraschalloberflächenwellen gemessen werden können.
Die Halterung der Bolzen in der Form oder Schalung erfolgt mittels Gleitbuchsen oder dauerelastischen Dichtungen.
Zur Realisierung einer zusätzlichen Temperatursteuerung des Erhärtungsprozesses weisen die in den Beton eingedrückten Bolzen einen Temperaturmeßfühler auf.
Der Erfindung liegen folgende neue Erkenntnisse zugrunde:
— Bei bekannter Ultraschallgeschwindigkeit in den Zuschlagstoffen und bekannter Betonzusammensetzung kann aus der gemessenen Ultraschallgeschwindigkeit des Betons auf der Grundlage der Beziehung Ultraschall-Laufzeit im Beton = Ultraschall-Laufzeit im Zuschlagstoff + Ultraschall-Laufzeit in der Zementsteinmatrix die Ultraschallgeschwindigkeit in der Zementsteinmatrix berechnet werden, wenn man die Volumenanteile der Betonbestandteile den durchschallten Strecken zuordnet.
— Die Druckfestigkeit des Betons korreliert unmittelbar mit der Druckfestigkeit seiner Zementsteinmatrix.
— Unabhängig von der Zusammensetzung (Wasserzementwert, Luftporengehalt) weist die Zementsteinmatrix einer Zementsorte bei gleicher Druckfestigkeit gleiche Ultraschallgeschwindigkeiten auf.
— Die Ultraschallgeschwindigkeit ist bei gleicher Druckfestigkeit der Zementsteinmatrix unabhängig von der Reaktionstemperatur.
— Bei Zementen ähnlichen Typs weist die Zementsteinmatrix unabhängig von der Zementsorte bei gleicher Druckfestigkeit die gleiche Ultraschallgeschwindigkeit auf.
— Unter Zugrundelegung dieser Erkenntnisse kann für eine Zementsorte bzw. für ein Zementsortiment eine universelle Kalibrierkurve aufgestellt werden, die die Beziehung zwischen Ultraschallgeschwindigkeit und Druckfestigkeit der Zementsteinmatrix unabhängig von der Rezeptur und den Erhärtungsbedingungen beschreibt.
An Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert
Die Zeichnung zeigt:
Fig. 1: Das Schaubild zur Kennzeichnung des funktionalen Zusammenhangs zwischen der Druckfestigkeit des Betons Rs bzw.
der Zementsteinmatrix R*m und der Ultraschallgeschwindigkeit in der Zementsteinmatrix VZM. Fig. 2: Anordnung zur Kopplung der Ultraschallgeber und -empfänger an den Beton
An ein erhärtendes Betonbauteil werden Ultraschallgeber und -empfänger angekoppelt und die Ultraschallgeschwindigkeit gemessen.
Die Rezepturparameter des Betons — Zementsorte, Masse- bzw. Volumenverhältnisse der Betonbestandteile —, die Ultraschallgeschwindigkeit im Zuschlagstoff sowie der funktionale Zusammenhang zwischen Druckfestigkeit und Ultraschallgeschwindigkeit in der Zementsteinmatrix gemäß Fig. 1 sind bekannt.
Auf der Basis des Volumenanteils des Zuschlagstoffes wird der sich im Erhärtungsprozeß verändernde Anteil der Jltraschallgeschwindigkeit in der Zementsteinmatrix und über die Funktion in Fig. 1 die Druckfestigkeit der Zementsteinmatrix berechnet, aus der sich unmittelbar die Betondruckfestigkeit ergibt.
Gemäß Fig.2 werden an den in einer beheizbaren Form 1 befindlichen Beton 2 Ultraschallgeber 3 und -empfänger 4 über Bolzen 5 angekoppelt.
Die Bolzen sind mittels Gleitbuchse 6 bzw. dauerelastischer Dichtungen 7 in Durchführungen an der Form gehaltert. Über Meßfühler 8 innerhalb der Bolzen wird gleichzeitig die Temperatur des Betons bestimmt.
Zur Schnellerhärtung des Betons erfolgt über die Form eine Wärmezuführung, die in Abhängigkeit von der mit den Fühlern 8 gemessenen Betontemperatur gesteuert wird. Der zeitliche Ablauf der Wärmebehandlung wird in Abhängigkeit von der gemäß Beispiel 1 berechneten Betondruckfestigkeit über einen Mikrorechner gesteuert, in dem die Lösungsalgorithmen des funktionalen Zusammenhangs zwischen Ultraschallgeschwindigkeit und Betondruckfestigkeit als Software implementiert sind.
Damit ist eine festigkeitsabhängige Steuerung des Wärmebehandlungsprozesses realisiert.
Claims (5)
1. Verfahren zur zerstörungsfreien Bestimmung der Betondruckfestigkeit mittels Ultraschallgeschwindigkeitsmessungen, gekennzeichnet dadurch, daß man die am Beton gemessene Ultraschallgeschwindigkeit um den konstanten Geschwindigkeitsbeitrag der Zuschlagstoffe korrigiert, aus dem unabhängig von der Rezeptur und den Erhärtungsbedingungen existierenden funktionalen Zusammenhang zwischen Ultraschallgeschwindigkeit in der Zementsteinmatrix und ihrer Druckfestigkeit sowie zwischen der Druckfestigkeit des Betons und der seiner Zementsteinmatrix die Betondruckfestigkeit berechnet und sie als Steuergröße für den Erhärtungsprozeß verwendet.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in der Zementsteinmatrix beliebige Zuschlagstoffe eingelagert sind, deren konstanter Beitrag zur Ultraschallgeschwindigkeit ermittelbar ist.
3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Matrix ganz oder teilweise durch andere Bindemittel oder Feinststoffe substituiert ist und ein funktionaler Zusammenhang zwischen der Ultraschallgeschwindigkeit in der Matrix und ihrer Druckfestigkeit existiert.
4. Anordnung zur zerstörungsfreien Bestimmung der Betondruckfestigkeit mittels Ultraschallgeschwindigkeitsmessungen, gekennzeichnet dadurch, daß Ultraschallgeber und -empfänger über Bolzen, die mittels Gleitbuchsen oder dauerelastischen Dichtungen in Durchführungen von Formen oder Schalungen gehaltert sind, an den Beton gekoppelt werden.
5. Anordnung nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß die in den Beton eingedrückten Bolzen Meßfühler zur Bestimmung und Steuerung der Betontemperatur aufweisen.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD30852087A DD265697A1 (de) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | Verfahren und anordnung zur zerstoerungsfreien bestimmung der druckfestigkeit von betonen mittels ultraschallgeschwindigkeitsmessungen |
Applications Claiming Priority (1)
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| DD30852087A DD265697A1 (de) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | Verfahren und anordnung zur zerstoerungsfreien bestimmung der druckfestigkeit von betonen mittels ultraschallgeschwindigkeitsmessungen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD265697A1 true DD265697A1 (de) | 1989-03-08 |
Family
ID=5593509
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DD30852087A DD265697A1 (de) | 1987-11-02 | 1987-11-02 | Verfahren und anordnung zur zerstoerungsfreien bestimmung der druckfestigkeit von betonen mittels ultraschallgeschwindigkeitsmessungen |
Country Status (1)
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|---|---|
| DD (1) | DD265697A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19629485A1 (de) * | 1996-07-12 | 1998-01-22 | Geotron Elektronik Rolf Kromph | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Druckfestigkeit von Beton während dessen Erhärtung mittels Ultraschall-Geschwindigkeitsmessungen |
-
1987
- 1987-11-02 DD DD30852087A patent/DD265697A1/de not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19629485A1 (de) * | 1996-07-12 | 1998-01-22 | Geotron Elektronik Rolf Kromph | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Druckfestigkeit von Beton während dessen Erhärtung mittels Ultraschall-Geschwindigkeitsmessungen |
| DE19629485C2 (de) * | 1996-07-12 | 1998-05-20 | Geotron Elektronik Rolf Kromph | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Druckfestigkeit von Beton während dessen Erhärtung mittels Ultraschall-Geschwindigkeitsmessungen |
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