DE2625002C2 - Verfahren zur Bestimmung der Betonfestigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Betonfestigkeit in Betonbauelementen.

In der Betonindustrie besteht seit langem ein Bedürfnis nach einer raschen und in der Praxis geeigneten Methode, um die Härtungsgeschwindigkeit in dem Bauteil selbst zu ermitteln, um einerseits festzustellen, wenn die Formen sicher entfernt werden können, und um andererseits die günstigsten Härtungs- und Produktionsmethoden ausfindig ru machen.

Derzeit sind zur Bestimmung der Betonfestigkeit in Bauteilen verschiedene Methoden verfügbar:

1. Nicht-zerstörende Methoden (Rückstoßhammer, Kugeleindrückprobe, Windsortest), bei denen die elastischen Eigenschaften in der Oberflächenzone des Betons gemessen werden. Diese Methoden haben den Nachteil, daß durch sie nur Eigenschaften in der Nähe der Oberfläche bestimmt werden können und daß sie daher durch lokale Störungen (Verunreinigungen und Feuchtigkeitsgehalt an der Oberfläche) stark beeinflußt werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die zu messenden elastischen Eigenschaften nur eine geringe Beziehung zu herkömmlichen Festigkeitsparametern haben.

2. Zerstörende Methoden, die sich auf der Herausnahme von Probekörpern aus der Struktur (z. B. durch Ausbohren oder durch zuvor eingestellte Formen) aufbauen und bei denen eine anschließende herkömmliche Testung in Testmaschinen durchgeführt wird. Alle diese Methoden sind aber kompliziert zeitraubend und kostspielig. Daneben können Bohrtechniken bei niedrigen Festigkeitswerten nicht angewendet werden, da die Probekörper durch die Bohrbelastung zerstört werden.
3. Halb-zerstörende Methoden, die sich auf Elementen z. B. Bolzen oder Vorsprünge, aufbauen, weiche

ίο in den Gußkörper eingebettet sind. Hierbei wird die Kraft gemessen, die erforderlich ist um diese Elemente aus den Gußkörper herauszuziehen. Diese Methoden haben die Nachteile, daß /iie Spannungsbedingungen und die Bruchzone zum Zeitpunkt des Bruchs nur schwach definiert sind. Außerdem sind sie relativ kompliziert und zeitaufwendig.

Bislang ist es zur Bestimmung der Festigkeitseigenschäften m lokalisierten Stellen mit unterschiedlichem Abstand von der Oberfläche des Betons erforderlich gewesen, Probekörper (beispielsweise durch Bohren, Meißeln etc.) herauszunehmen, die nach der Bildung von repräsentativen Prüfkörpern für die jeweiligen Zonen der herkömmlichen Festigkeitstestung unterworfen werden können.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein rasches und verläßliches Verfahren zur Bestimmung der Festigkeitseigenschaften von Betonbauteilen zur Verfügung zu stellen, mit dem die Entblößung des Formwerks sicher durchgeführt und der Produktionsprozeß ökonomisiert und verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst

Entsprechende Untersuchungen haben nun gezeigt daß eine direkte Messung der Betonfestigkeit in dem Betonbauteil die verläßlichste Erfassung von Fehlern und Unzulänglichkeiten bei der Betonproduktion ergibt, ungeachtet, ob diese durch die Zusammensetzung des Gemisches, die Erhärtungsbedingungen oder durch die Qualität der Arbeit bedingt sind. Erfindungsgemäß wird ein Testprinzip angewendet, das sich auf direkten Messungen der Biegefestigkeit des Betons in einer Ebene aufbaut, die parallel zu der Betonoberfläche und in einem bestimmten Abstand davon angeordnet ist.

Die zu untersuchende Zone wird mittels Formkörper mit röhrenförmigen Querschnitt und einer bestimmten Länge eingerichtet, welche in die Verschalung vor dem Gießen oder alternativ in den fr. .ch eingegossenen und eingeebneten Beton eingebracht werden. Zum Zeitpunkt des Testens wird der Körper entfernt, wodurch in dem Gußkörper ein Schlitz zurückbleibt, der einen Betonkern der Geometrie umgibt, welche den Innendimensionen des Formkörpers entspricht. Der Biegetest wird in der Weise durchgeführt, daß man eine Spaltungskraft in die Spalt- bzw. Schlitzöffnung zwischen dem Kern und dem umgebenden Beton anwendet. Die Ablesungen dieser Kraft werden zum Zeitpunkt des Bruchs (d. h. wenn der Kern in der Basis reißt) durchgeführt. Auf diese Weise kann die Biegefestigkeit des Betons in der betreffenden Zone bestimmt werden.

Die Ergebnisse von Laboratoriumsuntersuchungen und von Untersuchungen auf der Baustelle haben gezeigt, daß das srfindungsgemäße Testprinzip gegenüber den bekannten Methoden zahlreiche Vorteile besitzt:

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für sehr niedrige Festigkeitswerte von jungem Beton sehr gut geeignet
Das erfindungsgemäße Verfahren ist sehr schnell. Es

liefert eine Zwischenaussage auf der Baustelle, ob die Formen bzw. Verschalungen entfernt werden können oder nicht Die Dauer des Tests mit Einschluß des Einsetzens und der Herausnahme der röhrenförmigen Formen beträgt für jeden einzelnen Test etwa 1 bis 2 Minuten.

Das erfindungspemäße Verfahren ist sehr einfach und leicht durchführbar. Normalerweise können die Betonarbeiter selbst die erforderlichen Tests vor der Abnahme der Verschalung durchführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Vakuumbeton geeignet

Die Testergebnisse werden durch Armierungen und durch die Betongeometrie sowie durch die Bedingungen der Betonoberfläche oder durch die Temperatur und schließlich darch die Schrumpfungskräfte nur wenig beeinflußt

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ungefährlich, lärmfrei und unabhängig von einem Zugang an Elektrizität oder Wasser.

Die Korrelation der Messungen zu der herkömmlichen Druckfestigkeit ist zufriedenstellend. Dies wird als Vorteil angesehen, da das vorliegende technische Wissen hinsichtlich Qualität Gestaltung, Bauform und Kontrolle eng an die Anwendung der Druckfestigkeit als ein Festigkeitskriterium geknüpft ist

Zusätzlich zu der Anwendbarkeit für Kontrollzwecke kann das erfindungsgemäße Verfahren mit Erfolg als Führungsinstrument beim Produktionsprozeß eingesetzt werden. Die Messungen können sodann eine wichtige Information für die richtige Auswahl der Betonzusammensetzung, des Gemisches, der Härtungs- bzw. Erstarrungszeit des Erhitzungssystems, des Bedeckens etc. liefern.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine schematische Veranschaulichung des Testprinzips uir! einer hierfür geeigneten Anordnung; es ist eine vertikale Zone durch das Betonbauteil in der Testgegend und eine Draufsicht auf die gleiche Gegend gezeigt; und

F i g. 2 ein Diagramm, das die Korrelation zwischen der Biegefestigkeit (fpRs). bestimmt nach dem erfindungsgemäßer Verfahren und mit der e findungsgemäßen Anordnung, zu der herkömmlichen Druckfestigkeit (fwürfei), bestimmt mit Standardwürfelprobekörpern, gezeigt.

In der F i g. 1 ist die Beladung eines Betonkerns B, gebildet durch Einsetzen eines röhrenförmigen Formkörpers A (anfegeben durch die strichpunktierte Linie) in den frischgegossenen und eingeebneten Betongußkörper D, gezeigt. Der Formkörper wird entnommen, wenn der Beton erhärtet ist wodurch in dem Beton ein röhrenförmiger Schlitz bzw. ein röhrenförmiger Spalt entsprechend dem Formkörper A zurückbleibt.

In dem gezeigten Beispiel hat der röhrenförmige Formkörper einen kreisförmigen Querschnitt. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß hinsichtlich der Gestalt des Querschnitts der Form keine grundsätzlichen Erfordernisse bestehen. Somit kann der Querschnitt jede beliebige Form haben und z. B. kreisförmig, quadratisch, rechteckig etc., sein. Weiterhin bestehen keine Erfordernisse hinsichtlich der Dimensionen des Formkörpers, die somit anhand von rein praktischen Erwägungen ausgewählt werden können.

Der in F i g. 1 gezeigte zylindrische Formkörper kann einen Innendurchmesser von etwa 55 mm und eine Höhe von 70 mm haben. An se· i'.:m oberen Rand kann der Körper einen ausgedehnten Umfangsrandteil A' mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt besitzen, um eine entsprechend ausgedehnte Aussparung s' auf der Oberseite des Abschnitts s in dem Beton D haben.

Zur Erleichterung der Entfernung des Formkörpers A kann dessen Rohrwand sich von der Oberseite zum Boden verjüngen, beispielsweise indem der Außendurchmesstr des Körpers allmählich sieh verringert In dem oben dargestellten praktischen Beispiel kann sich die Dicke der Rohrwand von etwa 3 mm gerade unterhalb des Oberrandes A' bis auf etwa 1 mm am Boden des Körpers verringern.

In dem Beispiel gemäß F i g. 1 wird die Testkraft mittels einer speziellen Öldruckzelle C aufgebracht die in die ausgedehnte Einsparung 5' an der Oberseite des Spaltes s eingepaßt wird. Die Lastzelle C wird mittels einer üblichen, handbetriebenen, hydraulischen Pumpe P aktiviert um eine Seitenkraft K, die auf den oberen Seitenteil des Betonkerns B wirkt und «de gleiche Reaktionskraft die auf den gegenüberliegend^ Wandteil der Aussparung s' im Gußkörper D wirkt, wie es in der Figur durch die Pfeile angegeben ist zu induzieren. Die Kraft die erforderlich ist um einen Bruch an der Basiszone des Letonkerns B zu bewirken, wird mit einem üblichen Durchmesser, z. B. einem Manometer M, abgelesen, das in die hydraulische Linie zwischen die Pumpe P und die Lastzelle C geschaltet ist Die entsprechende Biegefestigkeit in dieser Zone kann auf diese Weise bestimmt werden.

Das Gewicht der oben beschriebenen Testanordnung geht nicht über 5 kg hinaus und die erforderliche Zeitspanne zur Durchführung eines Tests (Einbringung des Formkörpers, Entfernung dieses Formkörpers und Testbeladung) macht etwa 2 Minuten aus. Somit gestattet das erfindungsgemäße Verfahren und die hierzu vorgesehene Anordnung die Durchführung des Tests erheblich einfacher, schneller und wirtschaftlicher als die bekannten Methoden. Durch Verwendung von Foirmkörpen mit unähnlicher Höhe ist es möglich, die Festigkeitseigenschaften des Betons in variierenden Abständen von der Oberfläche zu ermitteln.

In Fig. 2 sind die Testergebnisse der Biegefeitigkeit (ffRs), bestimmt nach dem erfindungsgemä3en Verfahren, gegen die herkömmlich erhaltenen Werte der Druckfestigkeit (fwurfd) aufgetragen. Zwei Annäherungskurven für (fms) sind gezogen, um die Korrelation in der Gegend mit geringer Festigkeit (feste Kurve) und der Zone mit Gesamtfestigkeit (gebrochener Kurve) des Tests zu zeigen.

Die Niederfestigkeits-Kcrrelationskurve wird durch die folgende Gleichung angegeben:

fms = 0381 fwürfel - 0,00809 fwarfei2.

Der entsprechende Korrelationsindex beträgt 0,991 mit einem Standardirrtum für die Bestimmung für fms und fwürfei von 0,18 Mp~. bzw. 1,19 MPa.

Die Gesamtfestigkeits-Korrelationskurve wird durch die Gleichung

= 0,57 + 0,233 fwarfd - 0,00182 fwand 2

angegeben. Der entsprechend?. Korrelationsindex beträgt 0,980 mit einem Standardirrtum für die Bestimmung von/fRsund/W/yvon 0,37 MPabzw.3,28 MPa.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung der Betonfestigkeit in Betonbauelementen, dadurch gekennzeichnet, daß man einen röhrenförmigen Formkörper in den frischgegossenen und eingeebneten Beton einbringt, daß man den Beton mindestens teilweise erhärten läßt, daß man den Formkörper aus dem erhärteten oder teilweise erhärteten Beton herausnimmt, so daß im Beton ein Betonkern, der in einer Prüfebene mit dem restlichen Beton verbunden ist, und ein Schlitz rund um den Betonkern entsteht und daß man den Betonkern einem Biegetest unterwirft, indem man eine ständig registrierte, ansteigende Kraft an einer Stelle in der Schlitzöffnung zwischen dem Betonkern und dem umgebenden Beton anlegt, bis in der Prüfebene ein Bruch erfolgt

Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Formkörper vor dem Eingießen des Betons anordnet.

3. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß man den Formkörper in den frischgegossenen und eingeebneten Beton einsetzt

4. Anordnung zur Durchffi'xrung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen röhrenförmigen Formkörper zur Ausbildung eines Schlitzes rund um einen Betonkern, eine Belastungseinrichtung zur Anordnung in einer oberen Zone des Sci.litzes zwischen dem Betonkern und den ihm umgebenden Betonbere*~h und zur Ausübung einer Kraft auf den Betonkern, bis ein Bruch erfolgt und eine Druckableseeinnchtu g zur Messung der Bruchlast, umfaßt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungseinrichtung eine hydraulische Öldruckzelle ist, die durch eine handbetriebene Pumpe aktiviert wird, und daß die Ableseeinrichtung ein Manometer ist.