DE19728781A1 - Vorrichtung zum Erfassen des Dehn-/Schwindverhaltens von Baustoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen des Dehn-/Schwindverhaltens von im fließfähigem Zustand ausgebrachten und anschließend abbindenden Baustoffen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Prüfen des Dehn-/Schwindverhaltens derartiger Baustoffe.

Vorrichtungen und Verfahren der voranstehend genannten Art dienen beispielsweise zur Messung von Längenänderungen von Baustoffen bei der Rehydratation. Insbesondere werden sie eingesetzt, um zu überprüfen, ob das Dehn-/Schwindmaß von Anhydritbindern bei der Rehydratation innerhalb der von den Bauvorschriften vorgegebenen Norm liegt. Derartige Prüfungen werden beispielsweise an Fließestrichen auf Anhydritbasis vorgenommen.

Aus der Praxis sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zum Erfassen des Dehn-/Schwindverhaltens von Baustoffen der voranstehend genannten Art bekannt. Ein erstes Verfahren dieser Art, das sog. "Graf-Kaufmann- Verfahren", ist in der Deutschen Norm DIN 52450 beschrieben. Bei dem genormten Verfahren werden prismenförmige Prüfkörper aus den zu untersuchenden Baustoffen gegossen, wobei stirnseitig Kugelköpfe in die Körper eingegossen werden. Nach einer Abbindzeit von 48 Stunden werden die Prüfkörper vertikal in ein Gestell derart eingespannt, daß die Kugelköpfe die Auflagepunkte bilden. Die Kugelköpfe sind dabei jeweils gelenkig in einem Pfannengegenstück gelagert. Eines dieser Pfannengegenstücke bildet gleichzeitig den Kopf einer Zahnstange, welche die durch Dehnen und Schwinden des Prüfkörpers verursachte Bewegung auf eine Meßuhr überträgt. Der Vorzug dieses Prüfverfahrens liegt in der Einfachheit seines Aufbaus. Nachteilig ist jedoch, daß eine Prüfung erst 48 Stunden nach dem Ausbringen der zu untersuchenden Baustoffmasse begonnen werden kann und daß der nicht automatisch durchführbare Meßvorgang sehr zeit- und personalaufwendig ist.

Bei einer zweiten Meßmethode, der sog. "Rinnen- Meßmethode", wird der flüssige Baustoff in eine Rinne bestimmten Volumens gefüllt, deren Stirnseiten verschlossen sind. Eine der Stirnseiten ist dabei durch einen verschiebbaren Klotz gebildet. Dieser Klotz ist wiederum mechanisch mit einer Meßuhr verbunden, auf der ein Schwinden oder Ausdehnen der in die Rinne gefüllten Baustoffmasse ablesbar ist. Diese bekannte Vorrichtung hat gegenüber der zuvor beschriebenen zwar den Vorteil, daß es grundsätzlich möglich erscheint, das Verhalten des Baustoffs während des Abbindens von Beginn an zu erfassen. In der Praxis zeigt sich jedoch, daß die dabei gewonnenen Ergebnisse insbesondere in der Anfangsphase des Abbindeprozesses so ungenau sind, daß sie keine ordnungsgemäße, die Anforderungen an die Reproduzierbarkeit erfüllende Aussage über das Verhalten des Baustoffs liefern.

Schließlich ist eine dritte Methode und eine entsprechende Vorrichtung zum Erfassen des Dehn-/Schwindverhaltens von Baustoffen bekannt, die als sog. "Deformeter in einer Meßform nach Rigips-Austria" bezeichnet wird. Bei diesem Verfahren wird der flüssige Baustoff in eine Form von vorgegebenem Volumen gefüllt. Anschließend wird das sog. "Deformeter" in den Baustoff eingebracht. Dieses Deformeter weist einen mit einer Meßuhr mechanisch gekoppelten, verschiebbaren Traversenarm auf, dessen Verschiebung durch den Baustoff auf der Meßuhr angezeigt wird. Dabei ist der Traversenarm von einer Federkraft belastet, die der vom Baustoff auf den Arm ausgeübten Kraft entgegenwirkt. Die Verbindung mit der Baustoffmasse erfolgt über Zapfen des Traversenarms, welche in eine geringe Tiefe des Baustoffs eindringen. Der wesentliche Nachteil dieser Meßmethode besteht darin, daß die Meßeinrichtung erst dann Werte registriert, wenn das Material so stark angedickt ist, daß die ins Material eingetauchten Zapfen den Materialbewegungen schlupffrei folgen können. Dies bringt das Problem mit sich, daß das Verhalten des Materials im ersten Stadium nach dem Ausgießen des Baustoffs nicht sicher erfaßt werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit einfachen Mitteln eine Vorrichtung zu schaffen, die eine genaue Erfassung des Dehn-/Schwindverhaltens von insbesondere dünnflüssigen Baustoffen ermöglicht, sobald diese in eine Form gefüllt sind. Ebenso soll ein einfacher als die bekannten Methoden durchführbares Verfahren angegeben werden, welches das sichere und genaue Erfassen des Baustoffverhaltens von Beginn an ermöglicht.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Erfassen des Dehn-/Schwindverhaltens von im fließfähigem Zustand ausgebrachten und anschließend abbindenden Baustoffen gelöst, die mit einer den Baustoff aufnehmenden Form und mit mindestens einem Meßwertaufnehmer ausgestattet ist, welcher einen in den Baustoff eingießbaren Anker und eine elektronische Einrichtung zum Erfassen von Lageänderungen des in dem Baustoff eingegossenen Ankers umfaßt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einem einen Anker enthaltenden Meßwertaufnehmer versehen. Dieser Anker wird beim Einfüllen der Baustoffmasse in die Form in die Baustoffmasse eingegossen. Auf diese Weise ist ein inniger Verbund von Baustoffmasse und Anker gebildet. Diese innige Verbindung von Anker und Baustoff stellt sicher, daß jede Veränderung des Baustoffs hinsichtlich seiner Dehnung oder Schwindung auf den Anker übertragen wird und eine Lageänderung des Ankers auslöst. Da diese innige Verbindung unmittelbar nach dem Einfüllen des Baustoffs in die Form gegeben ist, kann somit jedes Schwinden oder Ausdehnen des Baustoffs von Beginn an sicher und auf einfache Weise erfaßt werden.

Da gemäß der Erfindung die Meßwertaufnehmer elektronisch arbeiten, können diese problemlos so ausgelegt werden, daß sie die mit dem Abbinden einhergehende Bewegung des Baustoffs nicht behindern. Eine das Vorhandensein von Gegenkräften voraussetzende und die Bewegung des Baustoffs dementsprechend behindernde mechanische Ankopplung des Ankers an den Meßwertaufnehmer ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, anders als beim Stand der Technik, nicht erforderlich. Statt dessen können die in dem Meßwertaufnehmer enthaltenen Einrichtungen zur Erfassung der Lageänderung des Ankers auf einfache Weise so ausgebildet werden, daß das Verhalten des Baustoffs in jeder Phase des Abbindens trägheits- und reibungsfrei erfaßt werden können.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen der Form veränderbar ist. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn zu diesem Zweck mindestens eine Wand der Form verschiebbar ist. Ebenso können jedoch auch Einsätze zum Verändern des Volumens verwendet werden. Bei Verwendung einer in ihrem Aufnahmevolumen veränderbaren Form ist es möglich, in derselben Vorrichtung unterschiedliche Baustoff-Volumina zu untersuchen. Darüber hinaus können auf diese Weise, je nach Anforderung, das Fassungsvermögen und die Abmessungen der Form leicht an die Formen und Volumina angepaßt werden, die schon bei den bekannten Prüfmethoden verwendet worden sind.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Anker durch eine Öffnung einer Wand der Form aus dieser geführt ist. Auf diese Weise kann der dem Anker jeweils zugeordnete Meßwertaufnehmer problemlos und geschützt gegen eine Benetzung mit Baustoffmasse außerhalb der Form befestigt werden. Zusätzlich können mehrere je nach Verwendung verschließbare Öffnungen dieser Art vorgesehen sein, um den Anker in verschiedenen Positionen in der Baustoffmasse einbringen zu können.

Um eine schichtweise erfolgende Untersuchung des Baustoffs zu ermöglichen, ist es günstig, wenn mindestens zwei Anker vorgesehen sind, die in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erfassen der Lageänderung des Ankers als Spule ausgebildet ist, in die das Ende des Ankers eintaucht. Eine derart ausgebildete Einrichtung ermöglicht es, die Lageänderung des Ankers auf induktivem Wege im wesentlichen berührungslos zu erfassen. Auf diese Weise ist jede Einwirkung des Ankers oder der betreffenden Einrichtung auf das Verhalten des Baustoffs während des Abbindens ausgeschlossen.

Da auch die Temperatur bei der Beurteilung des Verhaltens des Baustoffs eine Rolle spielt, ist es günstig, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens einen Temperaturfühler aufweist, mittels dessen die Temperatur des Baustoffs erfaßbar ist.

Vorzugsweise ist der Meßwertaufnehmer mit einer Datenverarbeitungseinrichtung verbunden, die eine automatische Auswertung der von dem Meßwertaufnehmer gelieferten Daten ermöglicht. Selbstverständlich gilt dies auch für den Temperaturfühler, sofern dieser vorhanden ist. Ebenso selbstverständlich kann bei einer derartigen Verkopplung von Meßwertaufnehmer und Datenverarbeitungseinrichtung diese zum Steuern und/oder Abgleichen der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt werden.

Bezüglich des Verfahrens wird die voranstehend genannte Aufgabe durch ein Verfahren zum Prüfen des Dehn-/Schwindverhaltens von im fließfähigem Zustand ausgebrachten und anschließend abbindenden Baustoffen gelöst, bei dem beim Einfüllen des Baustoffs in eine Form mindestens ein Anker in diese eingegossen wird, der mit einer Einrichtung zum Erfassen von Lageänderungen des Ankers verbunden ist, und bei dem anschließend in unmittelbarem Anschluß an das Einfüllen des Baustoffs kontinuierlich das Verhalten des Baustoffs mittels einer die von der Einrichtung zum Erfassen der Lageänderung des Ankers gelieferten Daten empfangenden Datenerfassungseinrichtung erfaßt wird.

Dieses Verfahren ermöglicht es, nahezu trägheitslos und ohne Beeinflussung des Baustoffs gerade in den für die Beurteilung des Baustoffverhaltens wichtigen ersten Stunden des Abbindens verläßliche und reproduzierbare Daten zu erhalten. Indem, wie voranstehend zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung im einzelnen erläutert, die Meßwertaufnehmer in bestimmten, verschiedenen Anordnungen positioniert werden und indem gleichzeitig die Abmessungen der verwendeten Form variiert werden, können gezielte Parameterstudien an dem Baustoff durchgeführt werden, welche sich beispielsweise mit dem Oberflächen-/Volumenverhältnis und dem Ort der Meßwertaufnahme als mögliche Einflußfaktoren auf das Meßergebnis beschäftigen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Prüfen einer Baustoffmasse in teilweise aufgebrochener, schematischer Draufsicht;

Fig. 2 eine Wand einer in der Vorrichtung nach Fig. 1 eingesetzten Form in seitlicher Ansicht;

Fig. 3 ein Blockschaltbild der in Verbindung mit der Vorrichtung nach Fig. 1 eingesetzten Auswerteinrichtung.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung weist einen Rahmen T auf, dessen vier Seitenwände 2, 3, 4, 5 auf einem Boden 6 angeordnet sind. Jede der Seitenwände 2, 3, 4, 5 weist an ihrem einen Ende einen Abschnitt 2a, 3a, 4a, 5a auf, in dem die Seitenwände 2, 3, 4, 5 eine größere Höhe aufweisen als in dem Bereich 2b, 3b, 4b, 5b außerhalb dieses Abschnitts 2a. Im Bereich des Abschnitts 2a, 3a, 4a, 5a ist jeweils ein vertikal sich erstreckender Schlitz 2c in die Seitenwände 2, 3, 4, 5 eingeformt, dessen Höhe h mindestens der des Bereichs 2b, 3b, 4b, 5b der Seitenwände 2, 3, 4, 5 entspricht und dessen Breite derart bemessen ist, daß eine Seitenwand 2, 3, 4, 5 im Schlitz 2c der ihrem jeweiligen Bereich 2b, 3b, 4b, 5b zugeordneten Seitenwand 3, 4, 5, 2 verschiebbar ist. Dies ermöglicht es, die Seitenwände 2, 3, 4, 5 so ineinander zu stecken, daß sie einen rechtwinkligen Innenraum 7 eingrenzen, dessen Größe durch Verschieben der Seitenwände 2, 3, 4, 5 veränderbar ist. Über im Bereich der Schlitze 2c wirkende Feststelleinrichtungen 8 kann die Stellung der Seitenwände 2, 3, 4, 5 verriegelt werden. In die Seitenwand 2 sind zusätzlich drei im gleichen Abstand angeordnete Reihen von jeweils drei Öffnungen 2d', 2d'' eingeformt. Durch diese Öffnungen können die einen Enden von Ankern 10, 11 geführt werden.

Die Anker 10, 11 sind Teil von jeweils einem Meßwertaufnehmer 14, 15. Sie sind zylinderförmig ausgebildet und tragen an ihrem dem Innenraum 7 zugeordneten Ende eine Ankerplatte 12. An ihrem anderen Ende ist ein Ferritkern 13 befestigt. Das mit dem Ferritkern 13 versehene Ende des Ankers 10, 11 taucht in eine achsiale Durchgangsöffnung von zwei im Gehäuse der Meßwertaufnehmer 14, 15 enthaltenen, in Reihe geschalteten Spulen 16, 17 ein.

Die Spulen 16, 17 bilden eine induktive Halbbrücke. Bei einer mit einer Lageveränderung des Ankers 10, 11 einhergehenden achsialen Verschiebung des Ferritkerns 13 verändert sich die Impendanz der Spulen 16, 17 gegensinnig. In der Nullstellung befindet sich der Ferritkern 13 mittig zwischen den Spulen 16, 17.

Über eine Leitung 18, 19 sind die Meßwertaufnehmer 14, 15 mit jeweils einem Meßverstärker 20, 21 verbunden, in welchem das von den Meßwertaufnehmern 14, 15 gelieferte Meßsignal verstärkt wird. Der Ausgang der Meßverstärker 20, 21 ist an den Eingang jeweils eines Differenzverstärkers 22, 23 angeschlossen. In den Differenzverstärkern 22, 23 wird das bipolare Signal der Meßverstärker 20, 21 in ein unipolares Signal umgewandelt, welches auf jeweils einen der acht Eingänge eines A/D-Wandlers 24 gegeben wird. Zwischen dem A/D-Wandler und dem Differenzverstärker 22, 23 ist eine Kanalauswahleinrichtung 25 geschaltet, welche beim Anliegen eines definierten Signals den betreffenden Eingang mit dem jeweiligen Eingang des A/D-Wandlers verbindet.

Mit dem achten Eingang der Kanalwahleinrichtung 25 ist eine Temperaturmeßeinrichtung 26 verbunden, die das von einem als NTC-Widerstand ausgebildeten Temperaturfühler 27 abgegebene Meßsignal erfaßt. Der Temperaturfühler 27 ist an der Seitenwand 4a der Form 1 derart befestigt, daß er die Temperatur einer in die Form 1 gefüllten Baustoffmasse erfaßt. Diejenigen Eingänge der Kanalwahleinrichtung 25, mit denen kein Meßwertaufnehmer verbunden ist, sind durch die Kanalwahleinrichtung 25 in einem definierten Schaltungszustand gehalten, so daß auch am jeweiligen Eingang des A/D-Wandlers 24 stets definierte Eingangssignale vorliegen.

Der A/D-Wandler 24 ist über eine genormte serielle Schnittstelle mit der entsprechenden Schnittstelle einer als Personal-Computer ausgebildeten Datenverarbeitungseinrichtung 28 verbunden. In der Datenverarbeitungseinrichtung 28 werden die von den Meßwertaufnehmern 14, 15 und dem Temperaturfühler 27 gelieferten Daten aufbereitet und ausgewertet.

Zum Prüfen einer Baustoffmasse, bei der es sich beispielsweise um nach seiner Anmischung dünnflüssigen Fließestrich auf Anhydritbasis handeln kann, wird zunächst das gewünschte Volumen der Form 1 durch Verstellen der Seitenwände 2, 3, 4, 5 eingestellt. Anschließend werden die Wände mit Dämmaterial ausgekleidet.

Um Messungen in verschiedenen Ebenen des Baustoffs durchführen zu können, wird der erste Meßwertaufnehmer 14 in der oberen Öffnung 2d' der in Fig. 2 links dargestellten Reihe von Öffnungen der Seitenwand 2 befestigt. Dann wird der zweite Meßwertaufnehmer 15 in der mittleren Öffnung 2d'' der mittleren Reihe von Öffnungen der Seitenwand eingesetzt. Dabei werden die dem jeweiligen Meßwertaufnehmer 14, 15 zugeordneten Anker 10, 11 mit der jeweils an ihrem dem Innenraum 7 zugeordneten Ende befestigten Ankerplatte 12 vom Innenraum 7 her durch die Öffnungen 2d', 2d'' der Form 1 geführt, so daß sich anschließend die einen, mit den Ankerlpatten 12 bestückten Enden der Anker 10, 11 im Innenraum 7 befinden und die anderen Enden der Anker 10, 11 mit dem Ferritkern 13 in die Öffnung der Spulen 16, 17 eingeführt sind. Anschließend werden die Meßwertaufnehmer 14, 15 durch an ihnen selbst vorgesehene, nicht gezeigte Justiereinrichtungen so eingestellt, daß die Meßverstärker 20, 21 in Nullage stehen. Alternativ oder ergänzend kann auch ein Abgleich der Meßwertaufnehmer 14, 15 mittels der Datenverarbeitungseinrichtung 28 vorgesehen werden.

Nun wird die Baustoffmasse in Form 1 gefüllt. Dabei werden die Anker 10, 11 vollständig in der Baustoffmasse eingegossen, so daß eine innige Verbindung zwischen der Masse und den Ankern 10, 11 gebildet ist. In der Datenverarbeitungseinrichtung 28 wird anschließend ein Programm zur Auswertung der von den Meßwertaufnehmern 14, 15 und dem Temperaturfühler 27 gelieferten Signal- Daten gestartet. Gegebenenfalls wird zuvor ein weiterer Abgleich der Meßwertaufnehmer 14, 15 durchgeführt, um durch das Eingießen des Baustoff verursachte Verschiebungen der Anker 10, 11 auszugleichen.

Dehnungen oder Schwindungen des in die Form 1 gefüllten Baustoffs bewirken eine Verschiebung der Anker 10, 11 und damit einhergehend eine Veränderung der Impedanz der Spulen 16, 17 der Meßwertaufnehmer 14, 15. Darüber hinaus verändert sich die von dem Temperaturfühler 27 erfaßte Temperatur der Baustoffmasse während der Rehydratation. Alle Veränderungen werden von der Datenverarbeitungseinrichtung 28 aufgezeichnet, so daß die entsprechenden Daten nach dem Ende des Prüfintervalls aufbereitet und ausgewertet werden können.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Erfassen des Dehn-/Schwindverhaltens von im fließfähigem Zustand ausgebrachten und anschließend abbindenden Baustoffen mit einer den Baustoff aufnehmenden Form (1) und mit mindestens einem Meßwertaufnehmer (14, 15), welcher einen in den Baustoff eingießbaren Anker (10, 11) und eine elektronische Einrichtung zum Erfassen von Lageänderungen des in dem Baustoff eingegossenen Ankers (10, 11) umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fassungsvermögen der Form (1) veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wand (2, 3, 4, 5) der Form (1) verschiebbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Einsatzstücke zum Verändern des Fassungsvermögens der Form (1) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (10, 11) durch eine Öffnung (2d', 2d'') einer Wand (2a) der Form (1) aus dieser geführt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere verschließbare Öffnungen (2d', 2d'') vorgesehen sind.

7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Anker (10, 11) vorgesehen sind, die in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (10, 11) mit seinem der Einrichtung zum Erfassen der Lageänderung zugeordneten Ende in eine Spule (16, 17) des Meßwertaufnehmers (14, 15) axial eintaucht.

9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens einen Temperaturfühler (27), der die Temperatur des in die Form (1) gefüllten Baustoffs erfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertaufnehmer (14, 15) mit einer Datenverarbeitungseinrichtung (28) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie von der Datenverarbeitungseinrichtung (28) gesteuert ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Datenverarbeitungseinrichtung (28) ein Abgleich der Meßwertaufnehmer durchführbar ist.

13. Verfahren zum Prüfen des Dehn-/Schwindverhaltens von im fließfähigem Zustand ausgebrachten und anschließend abbindenden Baustoffen,

• - bei dem beim Einfüllen des Baustoffs in eine Form (1) mindestens ein Anker (10, 11) in diese eingegossen wird, der mit einer elektronischen Einrichtung zum Erfassen von Lageänderungen des Ankers (10, 11) verbunden ist, und
• - bei dem anschließend in unmittelbarem Anschluß an das Einfüllen kontinuierlich das Verhalten des Baustoffs mittels einer die von der Einrichtung zum Erfassen der Lageänderung gelieferten Daten empfangenden Datenerfassungseinrichtung (28) erfaßt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Änderung der Lage des Ankers (10, 11) die Temperatur des in die Form (1) gefüllten Baustoffs erfaßt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Anker (10, 11) in verschiedenen Ebenen in den Baustoff eingegossen werden.