DE10105198A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Messen des Luftporenanteils von Frischbeton - Google Patents

Abstract

Die Vorrichtung umfaßt einen für die Aufnahme einer Frischbetonprobe bestimmten Probenbehälter, der gas- und flüssigkeitsdicht verschließbar sowie mit Wasser oder einer ähnlichen hydraulischen Flüssigkeit befüllbar ist und wenigstens ein Entlüftungsventil aufweist. Der Probenbehälter besitzt einen mit einem Absperrventil ausgerüsteten Einlaß, an den ein Hydraulikmittelanschluß ankuppelbar ist und der Probenbehälter ist mit Hydraulikmittel einer definierten Spannung beaufschlagbar. DOLLAR A Bei dem Verfahren wird ein gas- und wasserdicht verschlossener Probenbehälter mit einer darin aufgenommenen verdichteten Frischbetonprobe verwogen und im Anschluß daran über der Betonprobe vollständig mit Wasser blasenfrei aufgefüllt sowie anschließend erneut verwogen. Danach wird der Probenbehälter und damit die in diesem aufgenommene Betonprobe bzw. die über dieser befindliche Flüssigkeit mit unter einem vorbestimmten Druck stehenden Hydraulikmittel beaufschlagt, dann der Probenbehälter hermetisch abgesperrt und von der Druckmittelquelle abgekuppelt sowie erneut verwogen. Die erste Wiegung dient der Ermittlung des Gewichts der Betonprobe und durch Differenzbildung zwischen der ersten und zweiten Wiegung ergibt sich das Gewicht der Flüssigkeitsfüllung über der Probe. Die dritte Wiegung abzüglich der zweiten Wiegung ergibt dann das Gewicht der unter Druckbeaufschlagung in die Betonporen eingedrungenen Flüssigkeit als Maß für den Porenanteil im Beton.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen des Luftporenanteils von Frischbeton, die einen für die Aufnahme einer verdichteten Frischbetonprobe bestimmten Probenbehälter besitzt, der gas- und flüssigkeitsdicht ver­ schließbar sowie mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit befüllbar ist und wenigstens ein Entlüftungsventil auf­ weist. Ferner bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Messen des Luftporenanteils von Frischbeton, bei dem der Frischbeton in einen gas- und flüssigkeitsdicht ver­ schließbaren Probenbehälter eingebracht und verdichtet, dann der Probenbehälter verschlossen und über der Betonpro­ be vollständig mit Hydraulikmittel blasenfrei aufgefüllt wird.

Für die Beurteilung eines Betons ist es wichtig, den Luft­ porengehalt des Frischbetons zu kennen. Hierfür sind be­ reits eine Vorrichtung und ein damit durchführbares Verfah­ ren bekannt.

Die vorbekannte Vorrichtung besitzt einen mittels eines Deckels gas- und flüssigkeitsdicht abschließbaren Probenbe­ hälter, in den zum Zwecke der Luftporenbestimmung Frischbe­ ton eingebracht und verdichtet wird. Danach wird der Pro­ benbehälter mittels des Deckels verschlossen und der von der Betonprobe nicht ausgefüllte Raum des Behälters bei gleichzeitiger Entlüftung vollständig mit Wasser blasenfrei aufgefüllt. Der mit Wasser verfüllbare Behälterraum über der Betonprobe steht über ein Ventil mit einer Vorkammer in Verbindung, die mit Druckluft einer definierten Spannung beaufschlagbar ist. Durch das Öffnen eines Ventils zwischen Vorkammer und dem Probenbehälter wirkt die vorgespannte Druckluft aus der Vorkammer auf die Wasserfüllung über der Betonprobe mit der Folge, daß ein gewisser Druckausgleich stattfindet und infolge der dadurch bedingten Druckbeauf­ schlagung der Wasserfüllung im Probenbehälter Wasser in die Betonporen gepreßt und die in diesen befindliche Luft zu­ sammengedrückt wird. Die bei dem Druckausgleich eintretende Druckabsenkung in der Vorkammer erfaßt ein an diese ange­ schlossenes Manometer als Maß für den Luftporenanteil in der Betonprobe. Die Manometeranzeige ist so eingerichtet, daß nicht der sich nach dem Druckausgleich in der Vorkammer einstellende Druck angezeigt wird, sondern der Luftporenan­ teil der Betonprobe in Volumenprozent.

Das mit der vorbekannten Vorrichtung durchführbare Verfah­ ren zum Messen des Luftporenanteils in verdichtetem Frisch­ beton ist ungenau und genügt den für eine verläßliche Qua­ litätsbeurteilung eines Betons an die Luftporenbestimmung zu stellenden Anforderungen nicht hinlänglich. Insbesondere unzulänglich ist die bei derartigen Vorrichtungen erforder­ liche empirische Festlegung der Manometeranzeige, weil die Berechnung wegen unterschiedlicher Volumina und des bei dem jeweiligen Volumen sich einstellenden verdichteten Luftan­ teils sehr schwierig ist.

Ein weiteres Problem besteht in der mit einem steigenden Luftporenvolumen zunehmenden Ungenauigkeit der Messung. So weist die Manometerskala bei einem Luftporenanteil von ca. 1,0 Prozent eine Anzeigeungenauigkeit von etwa 0,1 Prozent auf, bei einem Porenanteil von ca. 5,0 Prozent eine Unge­ nauigkeit von etwa 0,2 Prozent, jedoch bei einem Porenan­ teil von 10 Prozent bereits Abweichungen von etwa 0,5 Pro­ zent. Ferner hat sich gezeigt, daß die Einstellung des Druckes in der Vorkammer schon allein durch temperaturbe­ dingte Schwankungen der Luftdichte nur unzureichend genau möglich ist. Der in aller Regel auf 1,0 Bar Überdruck ein­ gestellte Vordruck in der Vorkammer fällt bei einem Poren­ anteil von 5,0 Prozent auf etwa 0,5 Bar ab. Je geringer der eingestellte Vordruck ist, um so schwieriger wird es, einen Druckausgleich herzustellen. Mit fallendem Vordruck wird jedoch die Anzeige immer ungenauer.

Durch die Erfindung sollen daher eine gattungsgemäße Vor­ richtung und ein gattungsgemäßes Verfahren geschaffen wer­ den, die eine präzisere Messung des Porenanteils von ver­ dichtetem Frischbeton als das die vorbekannte Vorrichtung und das Verfahren nach dem Stande der Technik ermöglichen.

In vorrichtungstechnischer Hinsicht ist diese Aufgabe da­ durch gelöst, daß bei der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 angegebenen Vorrichtung an einen mit einem Ab­ sperrventil ausgerüsteten Einlaß des Probenbehälters ein Hydraulikdruckmittelanschluß ankuppelbar und der Probenbe­ hälter mit Hydraulikmittel einer definierten Spannung be­ aufschlagbar ist.

Im Unterschied zum Stande der Technik, bei dem die Wasser­ füllung über der verdichteten Betonprobe mit Druckluft aus einer Vorkammer beaufschlagt wird, ermöglicht es die erfin­ dungsgemäß ausgebildete Vorrichtung, die Hydraulikmittel­ füllung über der Betonprobe mit inkompressiblem Hydraulik­ mittel eines vorbestimmten Druckes zu beaufschlagen. Bei der Flüssigkeitsverfüllung über der Betonprobe und dem un­ ter Druck stehenden Hydraulikmittel kann es sich vorzugs­ weise um Wasser handeln.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht dar­ in, daß die in den Poren der Frischbetonprobe enthaltene Luft unabhängig vom Porengehalt einem konstanten Druck aus­ gesetzt und nach klar definierten physikalischen Gesetzmä­ ßigkeiten zusammengepreßt wird. In die Poren dringt Wasser ein, wodurch das Gewicht des Probenbehälters ansteigt. Aus dieser Gewichtszunahme ist das Volumen der in den Poren verdrängten Luft und damit das Eindringwasser bestimmbar, dessen Volumen dem Luftporenanteil im Beton entspricht.

Gemäß einer sinnvollen Weiterbildung der Erfindung ist bei der Vorrichtung der Hydraulikmittelanschluß als mit einer Druckmittelquelle verbindbare und mittels einer Schnell­ kupplung an den Einlaß des Probenbehälters ankuppelbare Armatur ausgebildet. Dies ermöglicht ein schnelles An- und Abkuppeln der Armatur und erleichtert das jeweilige Verwie­ gen des Probenbehälters.

Zweckmäßigerweise ist die Armatur mit einem Absperrventil sowie einem zwischen letzterem und der Schnellkupplung an­ geordneten Druckminderventil ausgerüstet, das es ermög­ licht, den Druck zur Beaufschlagung der Hydraulikmittelver­ füllung über der Probe präzise einzustellen.

Eine weitere Vereinfachung in der Handhabung der Vorrich­ tung ist gegeben, wenn die Armatur angrenzend an die Schnellkupplung mit einem Ablaßventil ausgerüstet ist, das nach der Druckbeaufschlagung des Probenbehälters und dem Absperren der Armatur von der Druckmittelquelle eine Ent­ spannung des dann im Druckbehälter herrschenden Druckes ermöglicht. Danach kann mittels der Schnellkupplung die Armatur in einfacher Weise von dem Probenbehälter getrennt werden.

Eine abermalige wichtige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Probenbehälter mittels eines auf diesen auf­ setzbaren Deckels verschließbar ist und daß der mit einem Absperrventil ausgerüstete Behälter-Einlaß und das Entlüf­ tungsventil am Deckel angeordnet sind.

In verfahrenstechnischer Hinsicht ist die Erfindungsaufgabe dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6 der Probenbehälter mit der verdichte­ ten Betonprobe vor und nach dem Auffüllen mit Hydraulikmit­ tel jeweils verwogen und das Gewicht der blasenfreien Hy­ draulikmittelverfüllung durch Differenzbildung der beiden vorausgegangenen Wiegungen bestimmt wird, daß danach der Probenbehälter an eine Druckmittelquelle angekuppelt und mit unter einer vorbestimmten Spannung stehendem Hydraulik­ druckmittel beaufschlagt, dann hermetisch gegenüber der Druckmittelquelle abgesperrt und von dieser abgekuppelt sowie erneut verwogen wird, und daß anschließend als Maß für das Porenvolumen des Frischbetons das Gewicht des in die Betonporen eingedrungenen Hydraulikmittels durch Diffe­ renzbildung zwischen der dritten und zweiten Wiegung be­ stimmt wird.

Dieses Verfahren, das mit einer Vorrichtung gemäß den Merk­ malen der Patentansprüche 1 bis 5 durchführbar ist, hat sich als einfach handhabbar und äußerst präzise erwiesen, weil das durch Differenzbildung zwischen der dritten und zweiten Wiegung bestimmte Gewicht gleich dem bei der Druck­ beaufschlagung in die Betonporen eingedrungenen Wassers ist und mithin dieses Gewicht ein präzises Maß für den Porenan­ teil im Beton gibt.

Eine zweckmäßige Weiterbildung dieses Verfahrens sieht vor, daß die blasenfreie Verfüllung des Probenbehälters über der in diesem aufgenommenen Betonprobe bei Atmosphärendruck, also etwa 1,0 Bar erfolgt.

Die Präzision der Bestimmung des Porenanteils im Beton ist abhängig vom Druckniveau des zur Beaufschlagung der zuvor über der Probe in den Behälter eingebrachten Hydraulikmit­ telverfüllung eingesetzten Hydraulikdruckmittels. Eine den Erfordernissen genügende Präzision wird erreicht, wenn das zur Druckbeaufschlagung eingesetzte Hydraulikmittel einen Druck von etwa 3,5 Bar aufweist.

Grundsätzlich können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hydraulische Flüssigkeiten beliebiger Art verwendet werden, sofern diese eine das Eindringen in die Betonporen begün­ stigende Viskosität haben. Als besonders einfach und dar­ über hinaus kostengünstig hat sich die Verwendung von Was­ ser als Hydraulikmittel erwiesen.

In der beigefügten Zeichnung ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Messen des Luftporenan­ teils von Frischbeton schematisch dargestellt, die nachste­ hend erläutert werden soll.

Die Vorrichtung 10 umfaßt einen topfartig ausgebildeten Probenbehälter 11 mit einem Innenraum 12, der unterseitig von einem Boden 13 abgeschlossen und von einer zylindri­ schen Behälterwand 14 umgeben ist. Die Offenseite des Pro­ benbehälters 11 weist nach oben und ist mittels eines auf diese aufsetzbaren Deckels 15 gas- und flüssigkeitsdicht verschließbar.

Nach der vom Behälter-Innenraum 12 wegweisenden Seite er­ streckt sich vom Deckel 15 ein Entlüftungsstutzen 16 mit einem manuell zwischen einer Schließ- und einer Öffnungs­ stellung betätigbaren Entlüftungsventil 17 fort. Ferner ist der Deckel 15 mit einem Einlaßstutzen 18 versehen, der sich ebenfalls nach der vom Behälter-Innenraum 12 wegweisenden Seite vom Deckel 15 forterstreckt und mit einem ebenfalls manuell zwischen einer Öffnungs- und Schließposition beweg­ baren Absperrventil 19 ausgerüstet ist.

Die Vorrichtung 10 umfaßt weiter eine Armatur 20 als Druck­ wasseranschluß, die in hier nicht weiter interessierender Weise an einen mit einer nicht dargestellten Druckwasser­ quelle verbundenen Druckwasserschlauch 21 anschließbar ist. Die Armatur 20 ist mit einem Absperrventil 22, einem Druck­ minderventil 23 und einem Ablaßventil 24 sowie mit Schnell­ kupplungsmitteln 25 zum Ankuppeln an den sich vom Deckel 15 forterstreckenden Einlaßstutzen 18 ausgerüstet. Der Einlaß­ stutzen 18 besitzt an seinem vom Deckel 15 entfernten Ende zu den Kupplungsmitteln 25 der Armatur 20 passende Kupp­ lungsmittel 26, etwa einen Kupplungsstecker, in welchem Falle die Armatur 20 mit einer zu diesem Kupplungsstecker passenden Kupplungsmuffe ausgerüstet ist. Das Absperrventil 22 der Armatur 20 ist druckwasserschlauchseitig angeordnet, das Ablaßventil 24 hingegen angrenzend an die Schnellkupplungsmittel 25 in der Nähe des anderen Armaturenendes. Das Druckminderventil 23 befindet sich zwischen dem Absperrven­ til 22 und dem Ablaßventil 24.

Bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Vorrichtung wird zu­ nächst bei abgenommenem Deckel 15 in den Behälter-Innenraum 12 des Probenbehälters 11 Frischbeton eingefüllt und dann beispielsweise durch Rütteln auf einem Rütteltisch verdich­ tet. Danach wird der Deckel 15 auf die Offenseite des Pro­ benbehälters 11 gas- und flüssigkeitsdicht aufgesetzt und in seiner Schließlage fixiert. Anschließend wird der ver­ schlossene Probentopf mit der in diesem aufgenommenen ver­ dichteten Betonprobe verwogen.

Als nächster Schritt erfolgt die vollständige Verfüllung des zwischen dem aufgesetzten Deckel und der Betonprobe vorhandenen Hohlraums bei gleichzeitiger Entlüftung über das dann in Offenstellung stehende Entlüftungsventil 17 mit blasenfreiem Wasser bei Atmosphärendruck. Danach werden das Entlüftungsventil 17 und das Einlaßventil des Einlaßstut­ zens geschlossen und der Probenbehälter wird zur Bestimmung der über der Betonprobe aufgenommenen Wasserfüllung erneut verwogen. Die Wasserverfüllung ergibt sich aus der Diffe­ renz der beiden Wiegeergebnisse.

Mittels der dem Einlaßstutzen 18 und der Armatur 20 zuge­ ordneten Schnellkupplungsmittel 25, 26 wird dann bei ge­ schlossenem Absperrventil 22 die Armatur 20 an den Einlaß­ stutzen 18 angekuppelt. Anschließend werden das Einlaßven­ til 19 des Einlaßstutzens 18 und das Absperrventil 22 der Armatur 20 geöffnet. Dadurch wird die im Probenbehälter aufgenommene Betonprobe bzw. die über dieser aufgenommene blasenfreie Wasserfüllung über den Druckminderer 23 mit einem Wasserdruck von ca. 3,5 Bar beaufschlagt. Angesichts dieser Druckbeaufschlagung dringt in die Betonporen unter Zusammendrückung der in diesen befindlichen Luft Wasser ein. Danach wird das Einlaßventil 19 des Einlaßstutzens 18 in seine Schließstellung und nach dem Schließen des Ab­ sperrventils 22 der Armatur 20 deren Ablaßventil 24 geöff­ net. Danach erfolgt das Abkuppeln der Armatur 20 vom Ein­ laßstutzen und anschließend wird der Probenbehälter 11 er­ neut verwogen, um die bei der Druckbeaufschlagung in den Probenbehälter nachgeströmte Wassermenge zu bestimmen. Dies geschieht durch Differenzbildung der Wiegeergebnisse aus den beiden letztgenannten Wiegevorgängen. Die so bestimmte Wassermenge ist ein Maß für das Volumen der in der Beton­ probe enthaltenen Poren.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Messen des Luftporenanteils von Frisch­ beton, die einen für die Aufnahme einer verdichteten Frischbetonprobe bestimmten Probenbehälter besitzt, der gas- und flüssigkeitsdicht verschließbar sowie mit Was­ ser oder einer ähnlichen Flüssigkeit befüllbar ist und wenigstens ein Entlüftungsventil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an einen mit einem Absperrventil (19) ausgerüsteten Einlaß (18) des Probenbehälters (11) ein Hydraulikmit­ telanschluß (20) ankuppelbar und der Probebehälter (11) mit Hydraulikmittel einer definierten Spannung beauf­ schlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikmittelanschluß als mit einer Druckmit­ telquelle verbindbare und mittels einer Schnellkupplung an den Einlaß (18) des Probenbehälters (11) ankuppelbare Armatur (20) ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Armatur (20) mit einem Absperrventil (22) sowie einem zwischen letzterem und der Schnellkupplung ange­ ordneten Druckminderventil (23) ausgerüstet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Armatur (20) angrenzend an die Schnellkupplung mit einem Auslaßventil (24) ausgerüstet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbehälter (14) mittels ei­ nes auf diesen aufsetzbaren Deckels (15) verschließbar ist und daß der mit einem Absperrventil (19) ausgerü­ stete Behälter-Einlaß (18) und das Entlüftungsventil (17) am Deckel (15) angeordnet sind.

6. Verfahren zum Messen des Luftporenanteils von Frischbe­ ton, bei dem der Frischbeton in einen gas- und flüssig­ keitsdicht verschließbaren Probenbehälter eingebracht und verdichtet, dann der Probenbehälter verschlossen und über der Betonprobe vollständig mit Hydraulikmittel blasenfrei aufgefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenbehälter (11) mit der verdichteten Betonprobe vor und nach dem Auffüllen mit Hydraulikmittel jeweils verwogen und das Gewicht der blasenfreien Hydraulikmit­ telverfüllung durch Differenzbildung der beiden Wiegun­ gen bestimmt wird, daß danach der Probenbehälter (11) an eine Druckmittelquelle angekuppelt und mit unter ei­ ner vorbestimmten Spannung stehendem Hydraulikdruckmit­ tel beaufschlagt, dann hermetisch gegenüber der Druck­ mittelquelle abgesperrt und von dieser abgekuppelt sowie erneut verwogen wird, und daß anschließend als Maß für das Porenvolumen des Frischbetons das Gewicht des infolge der Druckbeaufschlagung in die Betonporen ein­ gedrungenen Hydraulikmittels durch Differenzbildung zwischen der dritten und zweiten Wiegung bestimmt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die blasenfreie Verfüllung des Probenbehälters (11) über der in diesem aufgenommenen verdichteten Betonpro­ be bei Atmosphärendruck (etwa 1,0 Bar) erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß nach dem zweiten Verwiegen des Probenbehälters das in diesem über der Betonprobe aufgenommenen Hydrau­ likmittel mit unter einem Druck von etwa 3,5 Bar ste­ henden Hydraulikmittel beaufschlagt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Hydraulikmittel zum Auffüllen des Probenbehälters über der Betonprobe und zur nach­ folgenden Druckbeaufschlagung Wasser eingesetzt wird.