DE19712577C2 - Verfahren zur Feststellung des Füllungsgrades von Schalungen mit Beton - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung des Füllungsgrades von Schalungen (1) mit Beton (2). An kritischen Punkten der Schalung (1) werden jeweils mindestens eine Meßsonde (8) plaziert und über verzweigte Zuleitungen (5) von einem gemeinsamen Meßgerät (6) überwacht. Die mit der Verfüllung verbundene Leitfähigkeitszunahme bzw. Widerstandsabnahme wird durch ein akustisches oder optisches Signal insbesondere mittels des Meßgerätes (6) angezeigt.

Description

Im Bauwesen tritt beim Füllen einer Schalung mit Beton oft das Problem auf, daß geprüft werden muß, ob die Schalung vollständig mit Beton verfüllt ist, denn ein übermäßiges Einpressen von Beton kann die zum Teil teuren Schalungen zerstören. Nicht immer ist es möglich, Sichtfenster an den kritischen Stellen der Schalung anzubringen. Vor allem im Tunnelbau tritt dieses Problem zum Beispiel am First des Deckengewölbes verstärkt auf.

Aus der US 4,169,377 ist eine Vorrichtung bekannt, mittels derer der Füllstand eines beliebigen flüssigen und elektrisch leitfähigen Materials in einem Behälter mit einem röhrenförmigen Sensor meßbar ist. Die Sensorröhre be­ steht aus einem nichtleitenden Material, und an ihrer Ober­ fläche sind paarweise Elektroden angeordnet und der zu messenden Flüssigkeit ausgesetzt. Die Elektroden sind mit innerhalb der Röhre vorgesehenen Widerstandsleitern derart verbunden, daß die Widerstandsleiter abschnittsweise als in Reihe geschaltete Widerstände aufgeteilt sind. Die Meßsonde wird im Behälter so angeordnet, daß abhängig vom Füllstand mehr oder weniger Elektrodenpaare und damit auch die ent­ sprechenden Widerstandsabschnitte durch die elektrisch lei­ tende Flüssigkeit kurzgeschlossen werden. Der elektrische Widerstand der Meßsonde ändert sich dadurch in etwa pro­ portional zur Anzahl der kurzgeschlossenen Elektrodenpaare und damit auch in etwa proportional zum Füllstand. Der Auf­ bau der Meßsonde mit internen, in Reihe geschalteten Wider­ ständen ist komplex. Die äußere Gestalt der Meßsonde läßt ihren Einsatz gerade in geometrisch komplexen Verschalungen nur sehr eingeschränkt zu.

Die DD 301 230 A7 zeigt einen Sensor zur Messung der Ma­ terialfeuchte oder des Flüssigkeitspegels zum Beispiel von Beton. Die Meßsonde besteht aus zwei stab-, zylinder- oder quaderförmigen Elektroden, die über eine Anschlußleitung mit einem Meßgerät verbunden sind. Durch Eintauchen des Elektrodenpaares in ein feuchtes, elektrisch leitendes Me­ dium ändert sich der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden, was über das angeschlossene Meßgerät erfaßbar ist. Mit einem derartigen Sensor ist die gewünschte Meß­ größe nur an einem annähernd punktförmigen Ort erfaßbar und läßt daher bezüglich der Füllung einer Schalung mit Beton nur die Aussage zu, ob an diesem Ort Füllung vorliegt oder nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein zuverlässiges und bautaugliches Verfahren für die Kontrolle des Ver­ füllungsgrades von Schalungen bereitzustellen.

Beton weist aufgrund seiner hohen Alkalinität eine hohe Konzentration an Hydroxid-Ionen auf, die trotz seiner hohen Viskosität eine erhebliche elektrische Leitfähigkeit be­ dingen. Grund hierfür ist der sogenannte Grotthus-Mechanis­ mus der Ionenwanderung für Hydroxid-Ionen in einem elektrischen Feld: Das Ion wandert dabei nicht stofflich, sondern es findet über viele über Wasserstoffbrückenverbin­ dungen angebundene Wassermoleküle hinweg nur ein Umklappen von chemischen Bindungen statt:

Beton weist jedoch gegenüber einem Metalldraht eine ge­ ringere Leitfähigkeit als dieser auf. Dies ermöglicht in erfindungsgemäßer Weise die Anordnung jeweils mindestens einer Meßsonde an kritischen Punkten der Schalung und eine Überwachung der Meßsonden über verzweigte Zuleitungen mit­ tels eines gemeinsamen Meßgerätes. Der Beton zwischen zwei Elektroden jeweils einer Meßsonde stellt dabei einen elektrischen Widerstand dar. Durch die Verzweigung der Zu­ leitungen werden diese Widerstände parallel geschaltet. Beim Verfüllen der Schalung wird die elektrisch isolierende Luft verdrängt und die Meßsonden stufenweise dem aufgrund seiner Alkalinität leitfähigen Beton ausgesetzt. Die gegen­ über den Zuleitungen geringere Leitfähigkeit des Betons be­ deutet jedoch bei Bedeckung der ersten Meßsonde nicht einen vollständigen Kurzschluß des Systems, sondern nur eine deutlich erhöhte Leitfähigkeit bzw. einen verringerten elektrischen Widerstand. Durch Messen der Leitfähigkeit bzw. des Widerstandes im Gesamtsystem aus allen Meßsonden ist also ein stufenweises Ansteigen der Leitfähigkeit bzw. ein stufenweiser Rückgang des elektrischen Widerstandes feststellbar. Damit kann an nur einem Meßgerät verfolgt werden, wie weit der Beton die Schalung bereits verfüllt hat und die Einpreßgeschwindigkeit kann dem Verfüllgrad an­ gepaßt werden. Auch ist der Zeitpunkt der Verfüllung der Schalung in den kritischen Bereichen zuverlässig feststell­ bar. Die verzweigten Zuleitungen erlauben ein hohes Maß an Freiheit bei der Plazierung der Sonden auch in geometrisch komplexen Verschalungen. Durch Ausnutzung der elektrischen Eigenschaften des Betons können Meßsonden einfachster Bau­ weise eingesetzt werden, wobei das Verfahren dabei nicht nur auf Beton als Bindemittel beschränkt ist, da auch andere nicht alkalische Bindemittel gegenüber der Luft stark erhöhte Leitfähigkeit aufweisen.

Vorteilhaft werden bei diesem Verfahren Meßsonden einge­ setzt, die aus je zwei beabstandeten Elektroden bestehen. Dadurch ist die Verfüllung an einem kritischen Ort punkt­ genau meßbar.

In einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens bestehen die Meßsonden aus je einer Elektrode, wobei die elektrische Leitfähigkeit bzw. der Widerstand des Be­ tons mittels der Elektrode gegen die Erdung gemessen wird. In diesem Falle wird eine Zuleitung des Meßgerätes geerdet und man mißt die plötzliche Abnahme des Widerstandes über Beton und Boden, wenn die isolierende Luft verdrängt ist. Ein solcher Kurzschluß ist vergleichbar den Elektrozäunen bei der Vieh- und Pferdehaltung, bei denen der Kontakt des Tieres mit dem elektrisch leitfähigen Zaun den Kurzschluß zum Erdreich bewirkt. Der Aufwand für den Meßaufbau ist da­ durch deutlich verringerbar, da nur ein verzweigter Draht und eine Elektrode pro Meßsonde eingesetzt werden muß.

Bevorzugt werden Meßsonden in einfachster Form als abiso­ lierte Bereiche von Kabeln, insbesondere des verzweigten Meßkabels, oder zur Vergrößerung der freiliegenden Metall­ flächen in Form von Zylindern, Platten oder Rohrelementen eingesetzt. Diese Elektroden sind von sehr einfachem Aufbau und damit kostensparend.

Die Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit bzw. die Abnahme des elektrischen Widerstandes wird an einem einfachen Leit­ fähigkeits- oder Widerstandsmeßgerät überwacht; es ist auch ein Gerät möglich, welches akustisch oder optisch Meldung macht. Alternativ oder zusätzlich dazu werden die ge­ messenen elektrischen Werte von einem Schreiber aufgezeich­ net und/oder von einem Rechner ausgewertet, da auf diese Weise der Verfüllungsprozeß dokumentiert bzw. gegebenen­ falls auch rechnergestützt ausgewertet oder gesteuert wer­ den kann.

Die Messung der Leitfähigkeit erfolgt in einfacher Weise mit Gleichstrom oder zur Vermeidung von Elektrolyse­ erscheinungen mit Wechsel- oder gepulstem Strom.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an­ hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Meßaufbau zur Ausführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens unter Verwendung von paarweise angeordneten Elektroden,

Fig. 2 eine Variante des Meßaufbaus nach Fig. 1 unter Ver­ wendung von Meßsonden mit jeweils einer Elektrode und Messung gegen die elektrische Erde.

Fig. 1 zeigt eine teilweise mit Beton 2 verfüllte Schalung 1 mit einem noch verbliebenen Hohlraum 3. An kritischen Punkten der Schalung sind jeweils eine Meßsonde 8 angeord­ net und in der Schalung 1 elektrisch isoliert an der nicht dargestellten Armierung befestigt. Eine Befestigung mittels spezieller Träger ist ebenfalls denkbar.

Die Meßsonden 8 sind über baumartig verzweigte Meßkabel 5 mit einem Meßgerät verbunden und im gezeigten Ausführungs­ beispiel jeweils als ein beabstandetes Elektrodenpaar 8 in Form abisolierter Kabelenden des Meßkabels 5 ausgeführt. Alternativ können die Elektroden auch in Zylinder-, Blech-, Folien- oder Rohrform ausgebildet sein. Die beiden Elektro­ den 4 haben dabei bevorzugt einen Abstand, der so groß ist, daß kein Kondenswasser oder spritzender Beton einen Kurz­ schluß zwischen den beiden Elektroden 4 hervorrufen kann, der eine Verfüllung vortäuschen würde; der Abstand kann im Bereich von Millimetern bis Dezimetern liegen, bei größeren Schalungen ist ein Abstand von größenordnungsmäßig 5 bis 10 cm sinnvoll. Je größer die Fläche der Elektroden 4 ist und je geringer ihr Abstand voneinander, um so unempfind­ licher und billiger können die Meßgeräte 6 sein.

Beim Verfüllen der Schalung 1 wird die elektrisch iso­ lierende Luft im Hohlraum 3 sukzessive mit elektrisch lei­ tendem Beton 2 verdrängt. Die Meßsonden 8 werden dabei nach und nach dem Beton 2 ausgesetzt. Der damit einhergehende stufenweise Zusammenbruch des elektrischen Widerstandes bzw. die Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit im Bereich der Meßsonden 8 wird über das Meßgerät 6 optisch oder akustisch angezeigt. Die Messung der Leitfähigkeit erfolgt mit Gleich- oder Wechselstrom; es kann auch eine puls­ förmige Spannungsquelle eingesetzt werden. Die Messung des Widerstandes kann stromlos erfolgen.

Zusätzlich zum Meßgerät 6 sind ein Schreiber 9 zur Auf­ zeichnung und ein Rechner 10 zur Auswertung der gemessenen elektrischen Größen mit den Meßkabeln 5 verbunden.

Fig. 2 zeigt eine alternative Anordnung des Meßaufbaus. Da­ bei bestehen die Meßsonden 8 aus jeweils nur einer Elektrode 4 und sind mit nur einem verzweigten Meßkabel 5 mit dem Meßgerät 6 verbunden. Das andere Meßkabel 5 ist mit der elektrischen Erde 7 verbunden, so daß die elektrische Leitfähigkeit bzw. der Widerstand in der Schalung 1 während des Verfüllvorganges an den Elektroden 4 gegen die elektrische Erde 7 gemessen wird. Anstelle der elektrischen Erde 7 ist auch die Verwendung von parallel zum Kabel 5 liegenden Armierungseisen als Stromableitung denkbar.

Claims (8)

1. Verfahren zur Feststellung des Füllungsgrades von Schalungen (1) mit Beton (2), bei dem an kritischen Punkten der Schalung (1) jeweils mindestens eine Meß­ sonde (8) plaziert wird, die angeordneten Meßsonden (8) über verzweigte Zuleitungen (5) von einem gemeinsamen Meßgerät (6) überwacht werden und die mit der Ver­ füllung verbundene Leitfähigkeitszunahme bzw. Wider­ standsabnahme durch ein akustisches oder optisches Signal angezeigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Meßsonde aus zwei be­ abstandeten Elektroden besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde aus einer Elektrode (4) besteht, wobei die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit bzw. des elektrischen Wider­ standes mittels der Elektrode (4) gegen die elektrische Erde (7) gemessen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (4) durch Abisolierung von Bereichen eines Kabels (5) hergestellt werden.

5. Verfahren Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen zylinder­ förmige, plattenförmige oder rohrförmige Elektroden (4) verwendet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen elektrischen Werte von einem Schreiber (9) aufgezeichnet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gemessenen elektrischen Werte von einem Rechner (10) verwertet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitfähig­ keit mit Wechselstrom, Gleichstrom oder gepulstem Strom gemessen wird.