DE1939811A1

DE1939811A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Festigkeitspruefung von zerbrechlichem Material,insbesondere Beton

Info

Publication number: DE1939811A1
Application number: DE19691939811
Authority: DE
Inventors: Eni Moshe Te
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1968-08-07
Filing date: 1969-08-05
Publication date: 1970-02-12
Also published as: SE347113B; FR2015223A1; GB1284072A; US3640126A

Description

NATIONAL RESEARCH DEVELOPMENT

CORPORATION

66 - 74 Victoria Street,

London. S.W. 1 / England

Patentanmeldung

Verfahren und Vorrichtung zur Festigkeitsprüfung von zerbrechlichem Material, insbesondere Beton

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Festigkeitsprüfung von zerbrechlichem Material und insbesondere, aber nicht ausschliesslieh, von Beton.

Die Festigkeit von Beton wird im allgemeinen durch Druckfestigkeitsprüfung von Probekörpern, wie Würfeln, Prismen oder Zylindern, festgestellt, die aus der für einen Bauteil zu verarbeitenden Betonmischung hergestellt werden. Diese Art der Festigkeitsprüfung gibt aber nur Aufschluss über die Güte des gerade aus dieser Mischung hergestellten und erhärteten Betons und berücksichtigt nicht, dass die Erhärtungsbedingungen und das Mass der Verdichtung, die für die Probekörper vorgeschrieben sind und auch eingehalten werden können, für den aus der gleichen Mischung hergestellten Bauteil ganz anders sein können.

909887/0362

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es bekannt, solche Probekörper aus dem betonierten und erhärteten Bauteil selbst heraus zu schneiden. Dies erfordert jedoch einen hohen Aufwand und führt oft zu Schaden an dem fertigen Bauteil.

Weiterhin ist versucht worden, die Festigkeit von Beton in einem Bauwerk oder Bauteil durch Messen von physikalischen oder mechanischen Eigenschaften zu bestimmen, die mit der Betonfestigkeit in Beziehung stehen, z. B. der Geschwindigkeit von Ultraschallimpulsen. Dieses Verfahren leidet jedoch unter der Änderung der Wechselbeziehung zwischen der Festigkeit und der gemessenen Eigenschaft bei verschiedenen Betonen und unter anderen Bedingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Festigkeitsprüfung zu entwickeln, das einen einwandfreien und von Zufälligkeiten und besonderen Bedingungen unabhängigen Aufschluss über die Festigkeit des Bauwerksbetons oder ähnlichen Materials gibt.

Die Lösung der Aufgabe besteht gemäss der Erfindung darin, dass auf einen Ring bestimmter Abmessungen an der Oberfläche des Materiales und auf einen innerhalb des Ringes liegenden Materialbereich, der kleinere Abmessungen als der Ring aufweist, entgegengesetzte Kräfte in solchem Riöhtungssinn ausgeübt werden, dass auf den inneren Materialbereich entgegen der Reaktionskraft an dem Hing Zugkräfte einwirken.

Vorzugsweise wird ein Ring mit im wesentlichen ebener Stirnfläche und regelmässiger Form verwendet, der zweckmässig kreisrund ist. Die Kraft wird vorzugsweise an dem kleinen Bereich in Richtung der Achse des Ringes ausgeübt.

Bei der praktischen Ausführungsform werden die Kräfte zwischen einem in das Material innerhalb des Ringes eingebetteten Ein-

90 9 8 8Τ7Ό36 2

satz und einem eine ringförmige Stirnfläche aufweisenden Ringoder Druckkörper ausgeübt, der den Reaktionsring bildet. Der Einsatz kann, wenn es sich z. B. um die Pestigkeitsprüfung von Beton handelt, in die Schalung eingesetzt und beim Betonieren einbetoniert werden. Dies ist jedoch nicht immer zweckmässig, weil hierdurch die Stelle festgelegt wird, an der die Prüfung durchgeführt wird. Dies gilt auch für den Fall, dass der Einsatz in Form von Spezialausrüstungen an der Schalung befestigt ist. Eine gröasere Freiheit in der Wahl der STellen, an denen Prüfungen durchgeführt werden, ergibt sich, wenn in dem Material Bohrungen zur Aufnahme des Einsatzes hergestellt werden und der Einsatz mit einem erweiterten Ende versehen ist, der ihn nach dem Einsetzen in der Bohrung festhält und zur Übertragung von Kräften auf das Material dient. In dieser Weise kann insbesondere vorgegangen werden, wenn es sich um die Prüfung von natürlichem gewachsenem Material, z. B. Felsgestein, handelt. Das erweiterte Ende des Einsatzes weist in jedem Falle eine solche Form auf, dass der grösste Teil der am anderen Ende des Einsatzes ausgeübten Kraft in der Achsrichtung des Einsatzes auf das Material übertragen wird und seitliche Komponenten dieser Kraft so klein wie möglich sind. Ein Einsatz, der bei der Herstellung des Materiales, z. B. von Beton, in diesen einbetoniert wird, kann verhältnismässig einfach ausgebildet sein und einen im wesentlichen zylindrischen Schaft aufweisen, der das erweiterte Ende in Form eines verbreiterten Kopfes trägt. Ein in eine Bohrung einzusetzender Einsatz weist eine zusammengesetzte Form auf, die der Bohrung angepasst ist. Diese besteht aus einer einfachen, im wesentlichen zylindrischen Bohrung, die am inneren Ende mit einem Ab si ζ in einen erweiterten Hohlraum übergeht, wobei die Kraft an dem im Material gebildeten Absatz angreift. Der Einsatz kann dabei mit am inneren Ende des Schaftes angeordneten Spreizarmen und einer an dem Schaft axial einstellbaren Spreizvorrichtung versehen sein, die durch lenker mit den Spreizarmen derart verbunden ist, dass durch die axiale Verschiebung der Spreizvorrichtung die Spreizarme zwischen einer

90 9 8 87/036 2

eingezogenen Ausserbetriebsstellung, in der sie an dem Schaft anliegen, und einer Spreizstellung, in der sie von dem Schaft radial abstehen, bewegbar sind, und dabei den inneren Kopf des Einsatzes bilden. Die Ausbildung kann auch derart sein, dass der Einsatz einen mittleren Schaft sowie eine den Schaft umgebende längsgeschlitzte Hülse aufweist, die amnneren Ende mit durch eine Spreizvorrichtung bei deren axialer Verschiebung gegenüber der Hülse durch Keilwirkung aufspreizbaren Spreizgliedern versehen ist.

Der ringförmige Druckkörper kann beliebig ausgebildet sein, weist aber vorzugsweise einen Teil mit regelmässigem Querschnitt auf, der den Reaktionsring bildet. Wenn das zu prüfende Material eine flache und glatte Oberfläche aufweist, so bestimmt der ringförmige Druckkörper direkt den Reaktionsring. Wenn das Material jedoch eine unebene Oberfläche aufweist, so wird vorzugsweise an der Oberfläche eine Ringnut hergestellt, deren Boden in einer zur Achse des Druckkörpers rechtwinklig verlaufenden Ebene verläuft und deren Mittelpunkt auf der Achse des Druckkörpers bzw. des Einsatzes liegt. Bei einem einbetonierten Einsatz kann diese Ringnut beim Betonieren gebildet werden. Sie kann aber unter Verwendung des Einsatzes als Zentrierungsglied nachträglich in die Materialaussenfläche eingeschnitten werden. Wenn eine Bohrung zur Aufnahme des Einsatzes hergestellt wird, so kann die Ringnut auch zusammen mit der Bohrung durch eine gemeinsame Bohrvorrichtung hergestellt werden.

Die auszuübende Kraft kann durch beliebige Vorrichtungen erzeugt werden» Vorzugsweise ist die Vorrichtung mit einem hydraulischen Arbeitszylinder mit zugehörigen Arbeitskolben versehen, wobei der Zylinder und der Kolben Jeweils mit des Einsatz und dem ringförmigen Druckkörper oder umgekehrt verbunden sind. Auf diese Weise können Kräfte der verschiedensten Grossen bei einfachen und gedrungenem Aufbau, der /or-

9 0 9

richtung aufgebracht werden. Auch können die Kräfte leicht gemessen und angezeigt werden.

Nachstehend ist die Erfindung an Hand der in der Zeichnung als Beispiele dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Pig. 1 die Anwendung einer Vorrichtung nach der Erfindung, teilweise in Seitenansicht, teilweise im Schnitt,

Pig. 2 und 3 graphische Darstellungen, welche die Wechselbeziehungen zwischen den Ergebnissen bei Anwendung der Erfindung und bei bekannten Arten der Festigkeitsprüfung zeigen,

Pig. 4 einen spreizbaren Einsatz in einer Bohrung im Bauwerksbeton im Schnitt,

Pig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der Fig. 4,

Pig. 6 eine weitere Ausführungsform eines Einsatzes und der" Vorrichtung nach der Erfindung im Schnitt,

Pig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in Pig. 6, und

Pig. 8 eine andere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

Gemäss Pig. 1 weist die Vorrichtung nach der Erfindung einen verhältnismässig einfachen Einsatz 1 in Form eines Bolzens mit Bolzenkopf 2 auf, der in den Bauwerksbeton 3 so einbetoniert ist, dass der Bolzenschaft 4 auf einem Teil seiner Länge rechtwinklig zu der ebenen Aussenflache 5 des Betons aus diesem vorsteht. Auf diese Aussenfläehe ist gleichachsig zu dem Bolzen 1 ein im Querschnitt genau kreisförmiger zylindrischer Hohl- bzw. Ringkörper 6 mit seinem einen Ende aufgesetzt, _: der am anderen Ende 8 geschlossen ist und den Zylinderraum \ eines hydraulischen Zylinders 7 mit Kolben 9 bildet, dessen . Kolbenstange 10 gegen den Bolzen 1 gerichtet und genau gleichachsig mit diesem angeordnet ist. Der Bolzenschaft 4 und die Kolbenstangt 10 sind durch Schraubkupplung 11 oder in anderer Weise fest miteinander verbunden. Der Zylinder 7 ist auf jeder

1939311

Seite des Kolbens 9 mit einer Zu- "bzw. Ableitungsöffnung 12 für eine Druckflüssigkeit versehen, die von einer Pumpe 13
mit veränderlichem Druck geliefert wird.

Zur Durchführung einer Festigkeitsprüfung wird dem Zylinderraum auf der Unter- bzw. Innenseite des Kolbens 9 durch die Pumpe 13 Druckflüssigkeit von bestimmtem Druck zugeführt,
während zugleich Flüssigkeit aus dem oberen Zylinderraum
abgezogen wird. Hierdurch wird auf den Bolzen 1 über die Kolbenstange 10 eine bestimmte Zugkraft und durch den zylindrischen Ringkörper 6 auf die Betonoberfläche 5 im Bereich der ringförmigen Stirnfläche des Ringkörpers als Reaktionskraft für die ausgeübte Zugkraft eine entgegengerichtete Druckkraft ausgeübt, wie durch die Richtungspfeile in Fig. 1 angedeutet ist. Die Zugkraft versucht Beton aus dem Bauwerksbeton entgegen der Reaktionskraft herauszubrechen.

Die Festigkeitsprüfung kann auf zweierlei Weise durchgeführt werden. Zunächst kann der Beton auf eine bestimmte Festigkeit geprüft werden, indem eine dieser Festigkeit entsprechende ; kraft auf den Bolzen ausgeübt wird. Wenn der Bauwerksbeton die bestimmte Sollfestigkeit besitzt, so zeigt die ausgeübte
Zugkraft keine sichtbare Wirkung auf den Beton. Wenn der
Bauwerksbeton diese Sollfestigkeit nicht aufweist, so bricht oder reisst der Beton in dem durch die gestrichelten Linien angedeuteten, kegelstumpfförmigen Bereich aus,,der durch den Einsatz bzw. den Bolzenkopf 4 und die ringförmige Reaktionsfläche des Ringkörpers 6 bestimmt wird. Beim praktischen Gebrauch der Vorrichtung bricht in diesem Fall der Beton etwa entsprechend den gekrümmten Strichellinien 15 aus. Es kann
aber auch die maximale Festigkeit des Bauwerksbetons geprüft werden, indem die ausgeübte Zugkraft solange gesteigert wird, bis der Beton in der erläuterten Weise ausbricht.

In beiden Fällen erfolgt das Ausbrechen des Betons, was von wesentlicher Bedeutung ist, in kontrollierter Weise, da der

909887/0362

Ausbrechbereich durch die ringförmige Reaktionsfläche begrenzt ist. Gerade durch diese kontrollierte Begrenzung wird eine "bemerkenswerte feste und übereinstimmende Wechselbeziehung zwischen der angewendeten Kraft und der Festigkeit des Bauwerksbetone ermöglicht. Diese Wechselbeziehung ist bei der Entwicklung der Vorrichtung nach der Erfindung durch Vergleich der bei Anwendung der Erfindung und bei Anwendung bekannter Prüfmethoden erzielten Ergebnisse ermittelt worden.

Die Pig. 2 und 3 zeigen die Ergebnisse solcher Vergleichs-prüfungen, wobei die der Erfindung entsprechenden Prüfungen mit einer einfachen Vorrichtung gemäss Fig. 1 durchgeführt wurden. Nachdem verbesserte Vorrichtungen entwickelt wurden, konnten auch verbesserte Ergebnisse mit noch gleichmässigeren bleibenden Wechselbeziehungen erreicht werden.

In Fig. 2 sind auf der senkrechten Linie die Zugkräfte P bei der Prüfung nach der Erfindung und auf der waagerechten Linie die Prüfungsergebnisse T der Zugfestigkeitsprüfungen von entsprechenden Würfeln von 10,16 cm Kantenlänge im linearen Massstab aufgetragen. Das Schaubild zeigt eine optimale Korrelation aj/f der Basis einer gekrümmten Funktion, die durch die gestrichelt gezeichnete Kurve wiedergegeben ist und im Bereich des praktischen Interesses einer Formel linearen Beziehungsfunktion angenähert ist, die durch die ausgezogene Linie wiedergegeben ist und der Formel P = AT + B entspricht, in der A und B konstante Grossen darstellen.

In Fig. 3 sind die ~ gkräfte P und die Ergebnisse C von Druck festigkeitsprüfungen an entsprechenden Würfeln von 10,10 cm Kantenlänge in logarithmischem Masstab aufgetragen. Die Darstellung ssigt eine Basis für eine durch die gestrichelte Linie wiedergegebene krummlinige Korrelationsfunktion der Formel P = LC + N, in der I_#M und IT konstante Werte darstellen.

i "'.":■■.

Die Prüfungen mit den Zugkräften P wurden in beiden Fällen

909887/038

mit Bolzen von 19,2 Millimeter Durchmesser durchgeführt, die auf 5,04 cm Tiefe in den Beton einbetoniert waren, wobei der Durchmesser der ringförmigen Reaktionsfläche bzw. des Reaktionsringes 15,24 cm betrüg. Dabei wurden verschiedene Betonmischungen und Erhärtungsbedingungen angewendet.

Gemäss Pig. 4 ist in dem Bauwerksbeton an der Stelle, an der er geprüft werden soll, eine Bohrung 16 angeordnet, die am inneren Ende zu einem Hohlraum 17 von im Vergleich zum Durchmesser der Bohrung 16 grösserem Durchmesser erweitert ist· Die Bohrung und der erweiterte Hohlraum können mit einem Bohrer bzw. Erweiterungsbohrer hergestellt werden, der vorzugsweise spreizbar und wassergekühlt ist.

Der Einsatz 18 besteht gemäss Fig. 4 und 5 aus einem zylindrischen Körper 19 mit einer axialen Längsbohrung 20, in die ein mit Gewinde versehener Bolzenschaft 21 eingeschraubt ist, der mittels eines in einen Schlitz 22 des Bolzenkopfes 23 einsetzbaren Schraubenschlüssels gedreht werden kann. Am unteren Ende des zylindrischen Körpers 19 sind zwei Schlitze 24 und

25 (vgl. Pig. 5) diametral einander gegenüberliegend angeordnet, die so bemessen und gestaltet sind, dass in ihnen Spreizarme

26 und 27 Aufnahme finden können, die durch Lenker 28, 29 mit einer Spindelmutter 30 verbunden sind. Durch Drehung des Bolzenschaftes 21 bzw. der durch diesen gebildeten Schraubenspindel mittels des erwähnten Schraubenziehers kann die Spindelmutter 30 auf der Schraubenspindel 21 auf und ab bewegt werden, so dass die Spreizarme 26 und 27 zwischen der in Pig. 4 mit ausgezogenen Linien dargestellten Spreizstellung und der mit gestrichelten Linien dargestellten Ausserbetriebsstellung bewegt werden können.

Beim Einsetzen des Einsatzes 18 nehmen die Spreizarme 26, 27 zunächst ihre eingezogene Auseerbetriebsstellung ein. Wenn dann j der Einsatz soweit in die Bohrung 16 eingeschoben ist, daee sein' inneres Ende weit genug in den erweiterten Hohlraum 17 hinein- *

909887/0362

ragt, so wird die Schraubenspindel 21 so gedreht, dass die Spindelmutter 30 nach unten bzw. innen verschoben und die Spreizarme 26, 27 in die Spreizstellung ausgeklappt werden, in der sie verhindern, dass der Einsatz 18 bei Ausübung von Zugkräften aus der Bohrung im Beton herausgesogen werden kann. Wenn solche Zugkräfte entgegen der Reaktionskraft an der ringförmigen Stirnfläche des Hohlkörpers 6 ausgeübt werden, so legen sich die Spreizarme 26, 27 an die obere Wandung 31 des erweiterten Hohlraumes 17 an und übertragen die Kraft auf den Beton.

Der Einsatz 18 in Fig. 4 zeigt, nur als Beispiel, in welcher Weise ein mit aufklappbaren Spreizarmen versehener kniegelenkartiger Einsatz ausgebildet werden kann. Bei diesem Beispiel weist der Einsatz nur zwei aufklappbare Spreizarme auf. Er könnte aber auch mit mehr als zwei Spreizarmen versehen sein, damit die Zugkraft, die durch die"Spreizarme an der oberen Wandung 31 des erweiterten Hohlraumes 17 auf den Bauwerksbeton übertragen wird, möglichst gleichmässig um die Bohrung 16 herum verteilt wird. Z. B. könnten hierzu sechs Spreizarme angeordnet sein.

Eine einfachere Ausführungsform eines aufspreizbaren Einsatzes mit grossem Angriffsbereich am Bauwerksbeton ist in Pig. 6 und 7 gezeigt. Der hier mit 32 bezeichnete Einsatz ragt mit seinem äusseren Ende durch eine öffnung 33 verschiebbar in einen Zylinder 34 hinein und ist in der Öffnung 33 mittels Dichtungsringe 35 abgedichtet. Der Einsatz 32 ist am Kolben 36 der den Zylinder 34 aufweisenden hydraulischen Zylinder- und Kolbenvorrichtung befestigt, die durch Zuführung von Druck-Öl von einer nicht gezeigten Pumpe über die leitung 37 betätigt werden kann. Das den Reaktionsring bildende Druckglied 38 ist durch. Keilnutverbindungen 40 an einer Hülse 39 befestigt, die mit dem Eineatz 32 durch eine Schraubverbindung 41 verbunden ist· Die Hülse 39 ist unten bzw. innen mit einem sich, konisch verjüngenden Ende 42 versehen, das mit federbelasteten Spreiz-

909887/0362

armen 43 in Eingriff gebracht werden kann, die durch entsprechende Ausschnitte der Hülse 39 gebildet sind. Die Spreizarme 43 sind derart federbelastet, dass sie gewöhnlich die in Fig. 6 gezeigte senkrechte Ausserbetriebsstellung einnehmen. Durch Drehung des Ringgliedes 38 mittels eines Hebels 44 kann die Hülse 39 so gedreht werden, dass das konisch zulaufende untere bzw. innere Ende 42 mit den Spreizarmen 43 in Eingriff kommtund die Spreizarme 43 aufgespreizt werden. Hierbei untergreifen die Spreizarme mit ihren oberen Enden die obere Wandung 45 des Hohlraumes 46. Wenn dann der Kolben 36 durch Zuführung von Druckflüssigkeit gehoben wird, so wird wiederum auf den Beton eine entsprechende Zugkraft ausgeübt« Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, sind die Spreizarme 43 gleichmässig und in geringem gegenseitigen Abstand um den Schaft des Einsatzes 32 herum verteilt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 weist der Einsatz 47 einen mittleren Schaft in Form eines zylindrischen Stabes 48 auf, der an seinem unteren Ende 49 kegelstumpfartig erweitert und mit einer Endscheibe 50 von grösserem Durchmesser als der Durchmesser der Grundfläche der kegelstumpfartigen Erweiterung 49 versehen ist, so dass eine obere ringförmige Schulter 51 an der Scheibe 50 gebildet ist. Am oberen Ende 52 besitzt der Stab 48 einen kleineren Durchmesser und ist mit einem Gewinde versehen. Der Einsatz 47 weist ferner eine längsgeschlitzte Hülse 53 auf, die an beiden Enden mit radial abstehenden Flanschen 54 und 55 versehen ist und auf dem Stab 48, mit ihrem unteren Flasch 55 an der kegelstumpfartigen Erweiterung 49 anliegend, längs verschiebbar gelagert ist. Die Wandstärke der Hülse 53 nimmt nach dem unteren Flansch 55 zu ab.

Die Vorrichtung weist ferner in einem Zylinderblock 56 einen Arbeitszylinder 62 und einen BetätigungBzylinder 57 mit Kolben 59 und einer Kolbenstange 58 auf, die mit der Innenwandung des Zylinders 57 durch ein Gewinde verbunden ist und mittels eines Handrades 60 zur Verschiebung des Kolbens 59 von Hand

909887/0362

1939311

- 11 -

gedreht werden kann. Hierbei wird die im Zylinderraum unter dem Kolben 59 und in Verbindungskanälen des Zylinderblockes befindliche Flüssigkeit unter Druck gesetzt und über dem Kanal 61 in den Arbeitszylinder 62 eingeleitet, in dem sie auf den Arbeitskolben 63 einwirkt. Der Kolben 63 ist mit einer Gewindebohrung zur Aufnahme einer Gewindehtllse 64 versehen, die durch ein an ihr befestigtes Handrad 65 relativ zu dem Kolben verschraubt werdenkann.

Der dem Einsatz 47 zugeordnete und den Reaktionsring aufweisende Hohl- bzw. Druckkörper besteht gemäss Pig. 8 aus zwei Teilen, nämlich einem oberen Innenteil 66, der den Zylinderblock 56 trägt, und einem unteren Aussenteil 67, der die ringförmige Reaktionsfläche bildet. Die beiden Teile 66 und 67 sind miteinander verschraubt.

Weiterhin ist die Vorrichtung mit einem den Stab 48 umgebenden Bund 68 versehen, der auf der Gewindehülse 64 aufsitzt und auf das Gewindeende 52 des Stabes 48 ist einals Spindelmutter ausgebildetes Handrad 69 aufgeschräub%. Über eine Abzweigung des Verbindungskanales 61 ist ein Druckmesser 70 angeschlossen, der vorzugsweise so ausgebildet ist, dass er beim Betrieb bis zu seiner Entlastung eine Maximalanzeige beibehält.

Zur Anwendung der in Fig. 8 gezeigten Vorrichtung ist in dem zu prüfenden Bereich des Bauwerksbeton eine Bohrung 16 mit einem erweiterten inneren Hohlraum 17 erforderlich. Gleichachsig zu dieser Bohrung wird zunächst der Hohl- bzw. Ringkörper 66, 67 mit ^/9~*i Zylinderblock 56 auf die Aussenf lache des Betons aufgesetzt und dann die Gewindehülse 64 mittels des Handrades 65 in den Arbeitskolben 63 eingeschraubt. Sodann wird der Einsatz 47 durch die Gewindehülse 64 und den Arbeitskolben 63 hindurch mit seinem inneren Ende in die Bohrung des Bauwerksbetons eingeschoben, bis sich der kegeistumpf«rtig erweiterte Teil 49 des Schaftes 48 mit der an ihm befestigten Scheibe 50 und der untere Flansch 55 der längsgeschlitzten

9098877 036 2

Hülse 53 in dem erweiterten Hohlraum 17 der Bohrung 16 befinden und der obere Endflansch 54 dieser Hülse auf einer Innenschulter der Gewindehülse aufsitzt. Da der Hohl- bzw. Ringkörper aus den beiden miteinander verschraubten Teilen 66 und 67 besteht, kann die Länge des Einsatzes 47 mit der Tiefe der Bohrung im Beton übereinstimmend eingestellt werden. Schliesslich wird der Bund 68 aufgestülpt und das Handrad bzw. die Spindelmutter 69 auf das Gewindeende 52 des Stabes 48 aufgeschraubt. Hierbei wird der kegelstumpfartig erweiterte Teil 49 des Stabes in die längsgeschlitzte Hülse 53 hineingezogen und diese aufgespreizt, bis sich die ringförmige Schulter" 51 der Scheibe 50 an den unteren Plansch 53 der Hülse 53 anlegt. Sodann wird das Handrad 65 so gedreht, dass eine Zugkraft auf die Hülse 53 und den Stab 48 ausgeübt wird und sich der untere Plansch 55 der Hülse 53 mit seiner Oberkante an den Absatz 31 zwischen der Bohrung 16 und dem erweiterten Hohlraum 17 anlegt.

Wenn dann das Handrad 60 zum Verschieben des Kolbens 59 Betätigungszylinder 57 gedreht und hierdurch über den Arbeitskolben 63, die Gewindehülse 64, den Bund 68 und die Spindelmutter 69 eine Zugkraft ausgeübt wird, so wird diese Zugkraft unter Abstützung der Vorrichtung durch den die ringförmige Reaktionsfläche bildenden Hohl- bzw. Ringkörper 66, auf den Bauwerksbeton durch den Angriff des aufgeepreiζten unteren Flansches 55 bzw. der durch diesen gebildeten Spreizarme an dem Bauwerksbeton übertragen. Der Druckmesser 70 zeigt dabei entweder die maximale Zugkraft, mit der der Bauwerksbeton geprüft werden soll, oder die Zugkraft an, bei der der Beton reisst.

Die Ausführungsform nach Fig. 8 ist insbesondere für eine Betätigung von Hand vorteilhaft, wobei durch die verschiedenen Verschraubungen und die Verwendung eines hydraulischen BetätigungsZylinders, der auf einen besonderen Arbeitszylinder einwirkt, grosse Kräfte bei geringem Kraftaufwand ausgeübt werden können. Dabei kann die längsgeschlitzte Hülse 53 des

909887/0362

Einsatzes 47 aus mehreren Spreizarmen bestehen, die im Bereich des oberen Flansches 54 zu einer festen Hülse vereinigt sind. Sie kann aber auch durch einzelne Spreizarme gebildet sein, die in Form einer Hülse miteinander verbunden sind, letzteres bietet den Vorteil eines einfacheren Ersatzes von Teilen der Hülse bei einem etwaigen Bruch, während im ersteren Fall die Hülse beim Gebrauch der Vorrichtung leichter in ihrer Lage gehalten wird.

Die Erfindung ist nicht auf die Festigkeitsprüfung von Bauwerksbeton bzw. Beton überhaupt beschränkt, sondern kann auch zur Festigkeitsprüfung jedes anderen Materialien verwendet werden, das sich bei Ausübung von Kräften in der beschriebenen Weise ähnlich wie Beton verhält und für das u.a. als Beispiel natürlicher Felsgestein zu nennen ist, dessen Festigkeit für Gründungszwecke o. dgl. geprüft werden soll. Ausserdem kann die Erfindung ausser bei Bauwerksbeton oder gewachsenem Felsgestein an Ort und Stelle auch zu Festigkeitsprüfungen in Laboratorien, z. B. von keramischem Material, verwendet werden.

Ansprüche:

IMRWitf

Claims

-H- Ansprüche

1. Verfahren zur Festigkeitsprüfung von zerbrechlichem
Material, z. B. Beton, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Ring bestimmter Abmessungen an der Oberfläche des Materiales und auf einen innerhalb des Ringes liegenden Materialbereich, der kleinere Abmessungen als der Ring aufweist, entgegengesetzte Kräfte in solchem Richtungssinn ausgeübt werden, dass auf den inneren Materialbereich entgegen der Reaktionskraft an dem Ring Zugkräfte einwirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte bis zu einer bestimmten Grosse ausgeübt
werden, die der Sollfestigkeit des Materiales entspricht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kräfte fortlaufend vergrössert werden, bis die Bruchfestigkeit des Materiales erreicht ist und das Material ausreiset.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ring ebener und gleichmässiger
Form verwendet wird und die auf deninneren Bereich einwirkende Kraft in Richtung *r Achse des Ringes ausgeübt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein kreisrunder Ring verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Bereich ringförmig ist und relativ zur Achse des Ringes im wesentlichen radial und planar ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur

Festigkeitsprüfung von eingebautem Material, insbesondere Bauwerksbeton, dadurch gekennzeichnet, dass in das Material bei seiner Herstellung ein Einsatz eingebettet wird und auf den den Einsatz enthaltenden Bereich des Materiales die zur Prüfung erforderliche Kraft über den Einsatz ausgeübt wird.

8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Material eine von seiner Oberfläche ausgehende Bohrung hergestellt wird, die mit einem erweiterten inneren Hohlraum endet und in diese Bohrung ein Einsatz mit einem aufspreizbaren inneren Ende eingesetzt wird, das im aufgespreizten Zustand die auf den Einsatz ausgeübte Kraft auf die Materialwandung am Übergang des erweiterten Hohlraumes und der Bohrung überträgt und den innerhalb des Binges liegenden Bereich bestimmt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring durch die ringförmige Stirnfläche eines Hohl- bzw. Ringkörpers (6) bestimmt wird, auf den die Kraft ausgeübt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zu prüfende Material durch Beton gebildet ist.

11. Vorrichtung zur Festigkeitsprüfung von zerbrechlichem Material, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen mit einer ringförmigen Γ rnfläche versehenen und mit dieser Stirnfläche auf die Oberfläche des Materials aufsetzbaren Druckkörper (6, 38; 66, 67) sowie einen Einsatz (1, 32, 47) länglicher Form aufweist, der mit einem erweiterten oder aufspreizbaren inneren Kopf (21, 26, 27; 55) zum

! Angriff im Innern des Materiales undzur Einleitung von • einander entgegengesetzten Kräften an dem inneren Kopf

~ 909887/0362

des Einsatzes und der ringförmigen Stirnfläche des Druckkörpers in solcher Richtung versehen ist, dass der Kopf des Einsatzes entgegen der an dem Druckkörper auftretenden Reaktionskraft eine Zugkraft auf das Material ausübt, wobei eine Messvorrichtung zum Messen der Kraft vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (18) mit einem Schaft (19) sowie mit am inneren Ende des Schaftes angeordneten Spreizarmen (26, 27) und einer an dem Schaft axial einstellbaren Spreizvorrichtung (30) versehen ist, die durch Lenker (28) mit den Spreizarmen derart verbunden ist, dass durch die axiale Verschiebung der Spreizvorrichtung die Spreizarme zwischen einer eingezogenen Ausserbetriebsstellung, in der sie an dem Schaft anliegen, und einer Spreizstellung, in der sie von dem Schaft radial abstehen, bewegbar sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (47) einen mittleren Schaft (48) sowie eine den Schaft umgebende längsgeschlitzte Hülse (53) aufweist, die aminneren Ende mit durch eine Spreizvorrichtung bei der eil axialer Verschiebung gegenüber der Hülse durch Keilwirkung aufspreizbaren Spreizgliedern versehen ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,dass die Spreizvorrichtung durch eine zweite Hülse mit einem konischen Endteil gebildet ist, die relativ zu dem Schaft (48) einstellbar ist, um den konischen Endteil zwischen den Schaft und die Spreizglieder einzutreiben.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreizvorrichtung durch ein an dem Schaft (48) befestigtes konisches Spreizglied (49) gebildet ist und der Schaft gegenüber der längsgeschlitzten Hülse (53) längsverschiebbar ist.

909 887/03 6 2

"_₁₇". 1939ΤΠ1

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 "bis 15» dadurch gekennzeichnet, dass die Spid-tzglieder der längsgeschlitz— ten Hülse (53) an ihren freien Enden mit radial nach aussen vorstehenden Planschen (55) versehen ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die längsgeschlitzte Hülse (53) durch in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnete langgestreckte Spreizglieder gebildet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Druckkörper (66, 67) aus zwei in axialer Richtung gegeneinander einstellbaren zylindrischen Teilen (66 und 67) besteht.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Ausübung der Kräfte mit einem hydraulischen Arbeitszylinder (34, 36; 62, 63) versehen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet,dass ausser dem Arbeitszylinder (62, 63) ein hydraulischer Betätigungszylinder (57, 59) angeordnet ist, der die Druckflüssigkeit zur Betätigung des Arbeitszylinders liefert.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (58) mit Schraubgewinde in die Innenwandung des BetätigungsZylinders (57, 59) eingreift.

Der Patentanwalt

309*877036 2

L e e r s e i t e