DE2728181A1

DE2728181A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von probekoerpern aus nichtgiessfaehigen bituminoesen massen

Info

Publication number: DE2728181A1
Application number: DE19772728181
Authority: DE
Inventors: Karl Prof Dipl Ing Listner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-06-23
Filing date: 1977-06-23
Publication date: 1979-01-04
Also published as: DE2728181B2; DE2728181C3

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Probekörpern
aus nichtgießfähigen bituminösen Massen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Probekörpern aus nichtgießfähigen bituminösen Massen (Mischgut) durch Verdichten einer vorgegebenen Probemenge unter senkrecht wirkenden Schlägen eines Fallgewichtes nach Marehall und geht von einer Vorrichtung aus, die aus einer Binspannvorrichtung für eine Verdichtungsform und einer Halterung für die lotrechte Führungsstange eines Fallhammere besteht, an deren unterem Ende ein Bodenstück befestigt ist, auf dessen Kopf der Fallhammer auftrifft und dessen Bodenfläche auf dem zu verdichtenden Mischgut aufliegt, nach DIN 1996, Blatt 4. Die Probekörper dienen zur Dhführung von physikalischen und mechanisch-technologischen Prüfungen an Mischgutsorten für Deckschichten, Bindersohichten und bituminöse Tragschichten z.B. im Strassenbau.
Der Probekörper für den sog. Marshall-Versuch ist ein Kreiazylinder, dessen Durchmesser und Sollhöhe vorgegeben sind. Dio Verdichtungsform besteht aus einem Formzylinder, in den das zu verdichtende Mischgut eingegeben wird, und einem darauf aufgesetzten Aufsatzstück, in welchem das Bodenstück gleitend geführt ist. Auf den Kopf des Bodenstücks schlägt der Fallhammer von 4.550 g Gewicht aus einer Fallhöhe von 460 mm, und die zur Schlagrichtung senkrechte Bodenfläche des Bodenstücks überträgt den Schlag auf das bituminöse Mischgut, das bei einer Temperatur von 130 bis 1400 C mit je 50 Schlägen auf jede Seite verdichtet wird.
Das gleiche Mischgut erfährt jedoch beim Einbau und unter späterer Belastung andersartige Beanspruchungen: (a) Die Verdichtung beim Einbau auf der Baustelle erfolgt einmal durch senkrecht wirkendes Gewicht (verstärkt durch Vibration) u/o zum anderen durch intensives Kneten unter Gewichtseinwirkung (z.B. durch Gummiradwalzen), (b) die Nachverdichtung des Straßenverkehrs, insbesondere in den warmen Sommermonaten, geschieht ebenfalls durch Kneten unter Gewichtseinwirkung.
Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß die Hohlraumverhältnisse im normgemäß verdichteten Probekörper den tatsächlichen Verhältnissen nur unvollkommen entsprechen. Es wurden daher Forderungen erhoben, neue Prüftechniken zu entwickeln oder die auf das Marshall-Verfahren bezogenen Anforderungen zu ändern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die normgemäß Vorrichtung der eingangs genannten Art eo zu verbessern, daß das überaus weit verbreitete Marehall-Verfahren im wesentlichen beibehalten werden kann und die Anforderungen nicht geändert werden müssen, da solche Änderungen erfahrungsgemäß neue Unsicherheiten heraufbeschwören.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in der Weise g itsCtQ daß ein Teil der beim Aufschlag des Fallgewichts auf die Probenmenge übertragene Schlagverdichtungsenergi e in knetende Energie umgewandelt wird. Wie Versuche bestätigt haben, läßt sich dadurch eine Verbesserung der Verdichtung erreichen.
Zur Durchführung dieses verbesserten Verfahrens wird die bekannte Vorrichtung erfindungsgemäß in der Weise abgeändert, daß die Bodenfläche des Bodenstücks im Ganzen oder in Teilen eine Neigung gegenüber der Lotrechten hat und Bodenstück und Verdichtungsform zwischen zwei Schlägen des Pallhammers relativ zueinander um einen vorgegebenen Betrag versetzt werden, so daß das in der Verdichtungsform befindliche Mischgut nicht nur durch Schlag, sondern auch durch Kneten verdichtet wird, und zwar durch seitwärts wirkende Komponenten, deren Richtung sich mehrfach ändert.
Dabei hat man in Form und Rapport des Flächenmusters der Bodenfläche, Größe des Neigungswinkels (absolut oder im Mittel), Größe und Häufigkeit des Versatzes Parameter zur Verfügung, mit denen man die Herstellung nach den jeweiligen Prüfbedingungen optimieren kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Bodenstück nach einer vorgegebenen Anzahl (n > 1, ganzzahlig) von Schlägen um einen vorgegebenen Winkel (9 ) um die FUhrungsstange gedreht. Dies kann z.B. ohne große Änderungen an d en herkömmlichen Marshall-Verdi chtungsgerät nach DIN 1996 in der Weise geschehen, daß das Bodenstück drehachlüssig mit der Führungsstange gekuppelt ist und diese ein Klinkenrad trägt, in welches eine von der Aufzugvorrichtung des Pallhammers oder von diesem selbst betätigte Schaltklinke eingreift. ueber ein Zwischenrad kann in bekannter Weise die Fortschaltung nach jedem Aufzug oder erst nach mehreren Aufzügen des Fallhammers erfolgen.
In der einfachsten Ausführung ist die Bodenfläche des Bodenstücks plan und um einen vorgegebenen Winkel ( ) gegen die Lotrechte geneigt. Sie kann aber auch mit prismen- oder kalottenförmigen Erhebungen oder Mischformen aus beiden besetzt sein. Wesentlich ist, daß während der vorgegebenen Anzahl von Schlägen alle Volumenelemente des Mischgutes in unterschiedlichen Richtungen geknetet werden.
Dabei werden mit zunehmender Verdichtung immer tiefere Schichten erreicht.
Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der Zeichnung dargestellt ist.
In dieser zeigen Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung zylindrischer Probekörper im Längsschnitt; Fig. 2 eine abgewandelte Ausführung des Bodenstücks zu Fig. 1 in Untersicht gegen die Bodenfläche und im Längeschnitt.
In Pig. 1 liegt auf einem Holzklotz 1 eine Stahlplatte 2, auf der eine Grundplatte 3 aufgespannt ist. Diese Grundplatte trägt die Verdichtungsform 4, die aus dem Formzylinker 5 und dem darauf aufgesetzten Aufsatzstück 6 besteht.
In der Achae der Verdichtungaform 4 ist an einem (nicht dargestellten) Halter die Führungsetange 7 für den Fallhammer 8 angeordnet. Am unteren Ende der Führungsstange 7 ist das zweiteilige Bodenstück 9, 10 angeordnet. Sein oberer Teil 9 ist mit seitlichen Führungen 9.1 in dem Aufsatzstück 6 zentriert und geführt. Sein Teller 10 ist mit dem unteren Ende der Führungsatange 7 über ein Sechskant-Kupplungsteil 11 drehschlüssig gekuppelt, aber axial um einen gewissen Betrag verschiebbar und durch eine Schraubenfeder 12 in der oberen Lage gehalten.
Der Formzylinder 5 wird mit der zum Probekörper zu verdichtenden Mischgutmenge gefüllt. Der Fallhammer 8 fällt aus der durch die Marke v angedeuteten Höhe auf den oberen Teil 9 des Bodenstücks herunter und der Teller 10 überträgt mit seiner Bodenfläche 10.1 die Schlagenergie auf das eingeschlossene Volumen des Mischgutes.
Wie Fig. 1 erkennen läßt, ist die Bodenfläche 10.1 des Bodenstücke 9, 10 plan und unter einem Winkel45 gegen die Lotrechte, d.i. die Achse der Anordnung, geneigt. Dadurch wird eine seitliche Verschiebung von Volumenelementen, in Fig. 1 von links nach rechts, bewirkt. Um ein gleichmäßiges Durchkneten des Mischgutes zu erreichen, wird der Teller 10 intermittierend zwischen zwei Schlägen um einen Winkel gedreht. Dies kann in der Weise geschehen, daß die mit 13 angedeutete Vorrichtung, die den Fallhammer 8 hochzieht (untere -.- Wirkungelinie) zugleich über eine (nicht dargestellte) Schaltklinke (obere -.- Wirkungslinie) in ein auf dem Vierkant 7.1 der Führungestange 7 sitzendes Klinkenrad 14 eingreift. Die sich drehende Führungsstange 7 nimmt über die Sechskantkupplung 11 den Teller 10 mit.
Mit der dargestellten Vorrichtung können zur Herstellung von Probekörpern die gemäß DIN 1996, Blatt 4, vorgegebenen Bedingungen, wie Fallgewicht, Fallhöhe, Schlagzahl, Verdichtungstemperatur, Masse der Einwaage, Verdichtungszeit unverändert übernommen werden. - Wählbare Parameter sind der Neigungswiekel bi der Bodenfläche 10.1, vorzugsweise 3 bis 10 die Anzahl n der Schläge, nach denen der Teller 10 um den Winkel P gedreht wird, vorzugsweise 1 bis 5, der Winkel #, um den der Tellur 10 jeweils gedreht wird, vorzugsweise 30 bis 120 Der mit der Erfindung erzielbare Fortschritt sei an einem Beispiel erläutert: Aus einem Tragschicht-Mischgut wurden Probekörper normgemäß und nach dem modifizierten Verfahren - mit den Parametern Neigung der Stahlplatte d = 5,60 Drehung nach jedem Schlag n = 1 Drehung um einen Winkel # = 900 hergestellt. Dabei wurden die aus der folgenden Tabelle ersichtlichen Ergebnisse erzielt:

normgemäß modifiziert

Rohdichte des 2,606 2,606 g/cm3

Mischgutes

Raumdichte des 2,416 ** 2,448 * g/cm3

Probekörpers

Hohlraumgehalt 7,29 6,06

im Probekörper

* Mittelwert aus 4 Einzelwerten (2,440 2,454) ** Mittelwert aus 5 Einzelwerten (2,409 2,431) Man erkennt, daß eine wesentlich bessere Verdichtung erreicht wird.
Die Erfindung kann in Einzelheiten abgewandelt werden.
Dies gilt sowohl für den Mechanismus, mit dem die Drehung von Bodenstück 9, 10 und Verdichtungsform 4 relativ zueinander bewirkt wird, wie auch insbesondere für die Gestaltung der Bodenfläche 10o1 des Tellers 10.

Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von Probekörpern aus nichtgießfähigen bituminösen irlassen (Mischgut) durch Verdichten einer vorgegebenen Probemenge unter senkrecht wirkenden Schlägen eines Fallgewichts nach Marshall, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der beim Aufschlag des Fallgewichts auf die Probemenge übertragenen Schlagverdichtungsenergie in knetende Energie umgewandelt wird.
2. Vorrichtung zur Herstellung von Probekörpern aus nichtgießfähigen bituminösen Massen nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, bestehend aus einer Einspannvorrichtung für eine Verdichtungsform und einer Halterung für die lotrechte Führungsstange eines Fallhammers, an deren unterem Ende ein Bodenstück befestigt ist, auf dessen Kopf der Fallhammer auftrifft und dessen Bodenfläche auf dem zu verdichtenden Mischgut aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche (10.1) im Ganzen oder in Teilen eine Neigung gegenüber der Lotrechten hat und Bodenstück (9, 10) und Verdichtungsform (4) zwischen zwei Schlägen des Fallhammers (8) relativ zueinander um einen vorgegebenen Betrag versetzt werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenstück (9, 10) nach einer vorgegebenen Anzahl (n 1, ganzzahlig) von Schlägen um einen vorgegebenen Winkel (t ) um die Führungsstange (7) gedreht wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenstück (9, 10) drehschlüssig mit der Führungsstange (7) gekuppelt ist und diese ein Klinkenrad (7.1) trägt, in welches eine von der Aufzugvorrichtung (11) des Fallhammers (8) oder von diesem selbst betätigte Schaltklinke eingreift.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche (10.1) des Bodenstücks (10) plan und um einen vorgegebenen Winkel ( ) gegen die Lotrechte geneigt ist.