DD289337A5

DD289337A5 - DEVICE FOR MEASURING THE SURFACE VOLTAGES OF ELASTOPLASTIC MASSES

Info

Publication number: DD289337A5
Application number: DD33504389A
Authority: DD
Inventors: Werner Altmann; Ina Jaehnig
Original assignee: Institut Fuer Stahlbeton,Zentrum Fuer Forschung Und Technologie,De
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1991-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Oberflaechenschwingungen bei der Untersuchung des Schwingungsverhaltens von prismatischen Koerpern aus elastoplastischen Massen, insbesondere aus Frischbeton, zur Bestimmung ihres rheologischen Verhaltens. Das Wesen der Vorrichtung besteht darin, dasz ein piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer in einem flaechigen Meszkopf angeordnet ist, der schwingfaehig in einer vertikal verschiebbaren Halterung gelagert ist, die an einem Seilzug haengt, der ueber zwei Seilrollen laeuft und an dessen anderem Ende eine aus unterschiedlichen Teilmassen bestehende Gegenmasse angeordnet ist. Durch eine im Verhaeltnis zu seiner Flaeche geringe Eigenmasse des Meszkopfes und durch eine geringe Druckspannung, die der Meszkopf auf die Oberflaeche ausuebt, werden die Oberflaechenschwingungen vernachlaessigbar beeinfluszt und dadurch exakte und reproduzierbare Meszergebnisse erzielt. Fig. 1{Vorrichtung, messen; Oberflaechenschwingungen, elastoplastisch; Frischbeton; Beschleunigungsaufnehmer, piezoelektrisch; Meszkopf, flaechig; Seilzug; Eigenmasse; Gegenmasse; Druckspannung; Meszergebnisse}The invention relates to a device for measuring the surface vibrations in the investigation of the vibration behavior of prismatic bodies of elastoplastic masses, especially of fresh concrete, for determining their rheological behavior. The essence of the device is that a piezoelectric acceleration sensor is arranged in a flat measuring head, which is mounted swingably in a vertically displaceable mounting, which hangs on a cable which runs over two pulleys and at the other end of which consists of different masses counterweight is arranged. Due to a small inherent mass of the measuring head in relation to its surface and due to a low compressive stress which the measuring head exerts on the surface, the surface vibrations are negligibly influenced, thereby achieving exact and reproducible measurement results. Fig. 1 {device, measure; Surface vibrations, elastoplastic; Fresh concrete; Accelerometer, piezoelectric; Brass head, flat; cable; Net mass; To ground; Compressive stress; Meszergebnisse}

Description

Darlegung des Wosens der ErfindungExplanation of the invention

Der Erfindung Mögt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu^rn Messen der Oberflächenschwingungen von elastoplastlschen Massen und insbesondere von Frischbeton zu schaffen, die die Oberfläche flächig berührt, eine im Verhältnis zur Fläche geringe Eigenmasse besitzt und die Schwingungen der Oberfläche vernachlässigbar beeinflußt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Vorrichtung gelöst, bei der ein flächiger Meßkopf schwingfähig in einer vertikal verschiebbaren Halterung gelagert ist, die an einem Seilzug hängt, der über zwei Seilrollen läuft und an dessen anderen Ende eine Gegenmasse, bestehend aus unterschiedlichen Einzelmassen, angeordnet ist. Der Meßkopf besteht aus einem kreisförmigen, mit einem umlaufenden Rand versehenen Blech, auf dem ein Beschleunigungsaufnehmer axial aufgeschraubt ist. Mit dem Blech verbunden sind vorzugsweise drei konzentrisch angeordnete Führungsstifte, mit denen der Meßkcpf unter Zwischenschalten von Federn in der Halterung gelagert ist, die aus einer Scheibe und einer Führungsstange besteht. Die Führungsstange der Halterung ist in Buchsen eines Gestells gelagert, das auch der Lagerung der Seilrollen dient. Die Federsteife der Federn ist so zu wählen, daß unter Berücksichtigung der Masse des Meßkopfes die Eigenfrequenz des Meßkopfes weit unter der Frequenz der zu messenden Oberflächenschwingungen liegt, wobei die Masse des Meßkopfes selbst durch Verwendung eines Materials mit geringer Dichte im Verhältnis zur Fläche des Meßkopfes möglichst gering zu halten ist. Damit wird erreicht, daß eine geringe Energie je Flächeneinheit zur Schwingungserregung des Meßkopfes erforderlich ist, und dadurch die Schwingungen der Betonoberfläche vernachlässigbar beeinflußt werden. Mit der durch Einzelmassen differenzierbaren Gegenmasse wird die infolgo der Masse vom Meßkopf und Halterung auf die Betonoberfläche einwirkende Druckspannung soweit reduziert, daß diese Spannung die Schwingungen der Oberfläche ebenfalls vernachlässigbar beeinflußt, aber den ständigen Kontakt des Meßkopfes mit der Oberfläche gewährleistet.The invention Mögt for its object to provide a device to ^r n measuring the surface vibrations of elastoplastlschen masses and in particular of fresh concrete, which touches the surface area, one has low intrinsic mass in relation to the surface, and the vibrations of the surface negligibly affected. According to the invention, the object is achieved with a device in which a flat measuring head is mounted to vibrate in a vertically displaceable holder which hangs on a cable which runs over two pulleys and at the other end a counterweight, consisting of different individual masses, is arranged. The measuring head consists of a circular, provided with a peripheral edge plate on which an accelerometer is screwed axially. Connected to the plate are preferably three concentrically arranged guide pins, with which the Meßkcpf is mounted with the interposition of springs in the holder, which consists of a disc and a guide rod. The guide rod of the holder is mounted in bushings of a frame, which also serves to support the pulleys. The spring stiffness of the springs should be chosen so that, taking into account the mass of the measuring head, the natural frequency of the measuring head is well below the frequency of the surface vibrations to be measured, the mass of the measuring head even by using a material with low density in relation to the surface of the measuring head as possible is to be kept low. This ensures that a low energy per unit area is required for vibration excitation of the measuring head, and thereby the vibrations of the concrete surface are negligibly affected. With the countermass differentiable by individual masses, the mass of the measuring head and holder acting on the concrete surface is reduced to such an extent that this tension also negligibly influences the oscillations of the surface, but ensures constant contact of the measuring head with the surface.

Um die Vorrichtung unter unterschiedlichen Einsatzbedingungen bezüglich der Konstruktion und der Abmessungen von Vibriereinrichtung und Form verwenden zu können, ist das Gestell zweckmäßig so auszubilden, daß es in einem ortsveränderlichen Ständer höhenverstellbar angeordnet werden kann. Dadurch ist es möglich, vor Beginn der Messung die Vorrichtung mit der Unterfläche des Meßkopfes so auf die Betonoberfläche aufzusetzen, daß der Meßkopf nicht mit der Form in Berührung kommt und der Senkung des Betons folgen kann.In order to use the device under different conditions of use with respect to the construction and the dimensions of the vibrator and mold, the frame is expediently designed so that it can be arranged in a height-adjustable stand in a portable. This makes it possible, before starting the measurement, the device with the lower surface of the measuring head set up on the concrete surface, that the measuring head does not come into contact with the mold and can follow the reduction of the concrete.

Die Vorrichtung läßt sich mit einer Einrichtung zum Messen der Setzung der Betonoberfläche während der Verdichtung kombinieren, indem die Achse einer Seilrolle starr mit der Achse eines Potentiometers gekoppelt wird. Die mit der Setzung der Betonoberfläche verbundene Absenkung des Meßkopfes und dessen Halterung führt zu einer Verdrehung der Seilrollen und damit zu einer entsprechenden Verstellung des Potentiometers. Die dabei erzeugte Spannungsänderung ist proportional zum Setzmaß und kann mit bekannten Einrichtungen gemessen und registriert werden.The apparatus can be combined with means for measuring the settling of the concrete surface during compaction by rigidly coupling the axis of a pulley to the axis of a potentiometer. The associated with the setting of the concrete surface lowering of the measuring head and its holder leads to a rotation of the pulleys and thus to a corresponding adjustment of the potentiometer. The generated voltage change is proportional to the slump and can be measured and registered with known devices.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show

Fig. 1: die erfindungsgemäße Vorrichtung Fig. 2: Schnitt A-A im Bereich des MeßkopfesFig. 1: the device according to the invention Fig. 2: section A-A in the region of the measuring head

In Fig. 1 ist die neben einem Vibriertisch 1 stehende Vorrichtung dargestellt. Auf dem Vibriertisch befindet sich eine mit diesem verspannte Form 2 mit der Betonfüllung 3. Auf der Betonoberfläche sitzt der Meßkcpf mit einem kreisförmigen Blech 4 mit umlaufendem Rand auf, auf dem ein piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer 5 axial aufgeschraubt ist, der über ein Meßkabel 6 mit einer Schwingungsmeßeinrichtung verbunden ist. Der Meßkopf ist zum Schutz vor Verschmutzung oberhalb des Bleches 4 mit einer Haube 7 versehen.In Fig. 1 the standing next to a vibrating table 1 device is shown. On the vibrating table is a strained with this form 2 with the concrete filling 3. On the concrete surface sits the Meßkcpf with a circular plate 4 with circumferential edge on which a piezoelectric Beschleunigungsaufnehmer 5 is screwed axially, via a measuring cable 6 with a vibration measuring connected is. The measuring head is provided with a hood 7 above the sheet 4 for protection against contamination.

Drei mit dem Blech 4 verbundene, gemäß Fig. 2 konzentrisch angeordnete Führungsstifte 9 sind vertikal verschieben in Bohrungen einer Scheibe 8 gelagert und gewährleisten eine planparallele Lage des Meßkopfes in bezug auf die Scheibe 8. Sie dienen gleichzeitig der Lagesicherung von Federn 10, die beiderseits der Scheibe 8 angeordnet sind und mit Hilfe von Kontermuttern 11 vorgespannt werden, wodurch der Meßkopf schwingfähig in der Scheibe 8 gelagert wird. Die Scheibe 8 ist mit einer Führungsstange 12 verbunden, die in Buchsen 13 geführt wird und an einem Seilzug 14 hängt, der über zwei Seilrollen 15 läuft und am anderen Ende mit einer Gegenmasse 17 verbunden ist. Die Gegenmasse 17 besteht aus Scheiben unterschiedlicher Masse, was eine Variation der Masse zur Veränderung der Druckspannung ermöglicht, die der Meßkopf auf die Betonoberfläche ausübt. Diese Druckspannung ergibt sich aus der Differenz der an beiden Seiten des Seilzuges hängenden Massen bezogen auf die Fläche des Meßkopfes, Führungsbuchsen 13 und Seilrollen 15 sind in einem Gestell 16 angeordnet, das in einem ortsveränderlichen Ständer 19 höhenverschieblich gelagert ist und sich mit einer Feststellschraube 18 in der erforderlichen Höhenlage fixieren läßt. Indem die zum Meßkopf gehörenden Teile Blech 4, Haube 7 und Führungsstift 9 aus einem Material geringer Dichte ausgeführt werden, kann die Massedes Meßkopfes bezogen auf dessen Fläche klein gehalten werden, wodurch die zur Schwingungserregung des Meßkopfes erforderliche Energie je Flächeneinheit so gering ist, daß die Schwingungen der Betonoberfläche durch den Meßkopf vernachlässigbar beeinflußt werden. Durch die aus unterschiedlichen Einzelmassen bestehende Gegenmasse 17 läßt sich die auf die Betonoberfläche einwirkende Druckspannung soweit reduzieren, daß diese Spannung die Schwingungen der Oberfläche ebenfalls vernachlässigbar beeinflußt, aber den ständigen Kontakt des Meßkopfes mit der Oberfläche unabhängig von der Setzung des Betons während der Verdichtung gewährleistet. Damit ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine exakte und reproduzierbare Messung der Schwingungen der Betonoberfläche als Voraussetzung für die Ermittlung der optimalen Schwingungsparameter von Verdichtungseinrichtungen und der erforderlichen Verdichtungsdauer, die eine qualitätsgerechte Produktion von Betonerzeugnissen mit minimaler Verdichtungsintensität oder kurzen Verdichtungsdauern ermöglichen, was zu einer Verringerung der dynamischen Beanspruchung der Formgebungsausrüstung und der Lärmbelastung des Produktionspersonals führt.Three connected to the plate 4, as shown in FIG. 2 concentrically arranged guide pins 9 are mounted vertically displaceable in holes of a disc 8 and ensure a plane-parallel position of the measuring head with respect to the disc 8. They also serve to secure the position of springs 10, both sides of the Disc 8 are arranged and biased by means of lock nuts 11, whereby the measuring head is mounted swingably in the disc 8. The disc 8 is connected to a guide rod 12 which is guided in sockets 13 and hangs on a cable 14 which runs over two pulleys 15 and is connected at the other end with a counterweight 17. The counterweight 17 consists of discs of different mass, which allows a variation of the mass to change the compressive stress exerted by the measuring head on the concrete surface. This compressive stress results from the difference between the hanging on both sides of the cable masses based on the surface of the measuring head, guide bushes 13 and pulleys 15 are arranged in a frame 16 which is mounted vertically displaceable in a movable stand 19 and with a locking screw 18 in fix the required altitude. By the measuring head belonging parts plate 4, hood 7 and guide pin 9 are made of a material of low density, the mass of the measuring head can be kept small relative to the surface, whereby the energy required for vibrational excitation of the measuring head per unit area is so low that the Vibrations of the concrete surface are negligible influenced by the measuring head. Due to the existing of different individual mass countermass 17, the compressive stress acting on the concrete surface can be reduced so much that this voltage also negligibly affects the surface vibrations, but ensures the constant contact of the measuring head with the surface regardless of the setting of the concrete during compaction. In this way, the device according to the invention makes it possible to accurately and reproducibly measure the vibrations of the concrete surface as a prerequisite for determining the optimum vibration parameters of compaction equipment and the required compaction time, which enables a quality production of concrete products with minimum compaction intensity or short compaction times, resulting in a reduction of the dynamic load the shaping equipment and the noise pollution of the production staff.

Claims

1. Apparatus for measuring surface vibrations of elastoplastic masses, in particular of fresh concrete, using a piezoelectric acceleration sensor, characterized in that the acceleration sensor (5) is arranged axially in a flat measuring head, which is mounted oscillatably in a vertically displaceable holder, which on a Cable (14) depends, which runs over two pulleys (15) and at the other end a counterweight (17) is arranged, wherein the consisting of a disc (8) and a guide rod (12) holder in bushings (13) of a frame (16) is guided, in which the pulleys (15) are mounted and the height adjustable in a portable stand (19) is arranged.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the measuring head consists of a circular, provided with a peripheral edge plate (4) and three concentrically arranged guide pins (9) made of a material of low density and in holes of the disc (8) under arrangement is supported by springs (10) biased with lock nuts (11).

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the counterweight (17) consists of different sub-masses.

For this 2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention relates to a device for measuring the surface vibrations in the investigation of the vibration behavior of prismatic bodies of elastoplastic masses, in particular of fresh concrete, for determining their rheological behavior.

Characteristic of the known state of the art

Only devices for measuring the vibrations on the surface of solid bodies are known. Preferably, piezoelectric accelerometers are used, which are bolted to the vibrating body or placed on this by means of magnetic clamps. But they can also be connected to a probe element, which is brought by the pressure of a spring element in constant contact with the surface of the vibrating body and transmits the vibrations of the body to the accelerometer. Examples include DD-WP 219570, DE-PS 2828541 and 3U-UHS 659910 (IPK GOI H / 1/00) called. These devices touch the body to be measured punctiform, at the contact point considerable tensions occur, but are absorbed by solid bodies without affecting the material structure. It is assumed that the position of the measuring point does not change during the measurement. These conditions are not given in vibration measurements on elastoplastic masses, which are in a form and are vibrated by a vibrating device, so that the known devices are not suitable in these cases. Measurements were taken on concrete surfaces where the accelerometer was screwed onto a metal sheet that was placed on the concrete surface and pressed onto the concrete surface by hand. However, it is not possible to ensure a constant contact pressure of the sheet, especially as the surface is lowered with increasing compression of the concrete, which affects the measurement results and distorted. The use of very small accelerometers, which are embedded in the concrete like an aggregate grain in the area of the concrete surface, does not lead to representative measurement results, since in this case the measurement results are influenced by the mass and size of the accelerometer and not the durchsc 'nittliche vibration behavior reflect all concrete particles.

With the known devices, therefore, the theological behavior of elastoplastic masses can not be determined exactly. As a result, it is not possible to determine with sufficient accuracy the vibration parameters which are optimal for a quality-appropriate production and the required duration of compaction of concrete quantities.

Object of the invention

The object of the invention is to provide a device for accurate measurement of surface vibrations of elastoplastic masses, especially of fresh concrete, as a prerequisite for the determination of the optimal vibration parameters of compaction equipment and the required compaction time, which allow a quality production of concrete products with minimum compaction intensity or short Verdicntungsdauern , which reduces the dynamic stress on the forming equipment and the noise of the production staff.