DE2904844A1

DE2904844A1 - Druckmesseinrichtung zur messung und ueberwachung von betonspannungen

Info

Publication number: DE2904844A1
Application number: DE19792904844
Authority: DE
Inventors: Rainer Gloetzl; Gerhard Dr Sauer
Original assignee: Glotzl Gesellschaft fuer Baumesstechnik mbH
Current assignee: Glotzl Gesellschaft fuer Baumesstechnik mbH
Priority date: 1979-02-09
Filing date: 1979-02-09
Publication date: 1980-08-14
Also published as: DE2904844C3; DE2904844B2

Description

Druckmeßeinrichtung zur Messung und Überwachung
von Betonspannungen Die Erfindung betrifft ei ne Druckmeßeinrichtung zur Messung und Überwachung von Betonspannungen, bestehend aus einem in den Beton eingelagerten Druckkissen und einem daran über eine Verbindungsleitung angeschlossenen Meßgerät.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf solche Geräte, die bei Ortbetonbauten zur Überwachung der Betonspannung während einer relativ kurzen Zeitdauer benötigt werden. Dieses Problem der Überwachung in den ersten Tagen der Betonierarbeiten tritt beispielsweise im Tunnelbau (Spritzbetonbauweise) auf 1 wo es uoan darum geht, an der Ortsbrust den in den ersten Stunden und Tagen stattfindenden Spannungsaufbau bzw die auftretenden Umlagerungen nur der Größenordnung nach festzustel 1 en Es sind zwar Meßgeräte zur Messung von Betonspannungen bekannt, mit denen sehr genaue Meßergebnisse erzielt werden, doch weisen diese Geräte einen aufwendigen Aufbau auf und behindern vielfach den Vortrieb, zumal an der Ortsbrust nur wenig Platz vorhanden ist.
Es sind zwar einfache Meß- bzw. Überwachungsgeräte in Form des sog. Freyssinet-Kissen bekannt, die sich prinzipiell als Problemlösung anbieten. Diese Geräte bestehen aus einem im Beton eingelagerten Druckkissen, welches mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt und über eine Leitung mit einem Manometer verbunden ist. Das Druckkissen nimmt die Betonspannung auf, die sich in einer Druckerhöhung der Hydraulikflüssigkeit äußert. Während bei den eingangs genannten Meßgeräten aufgrund ihres komplizierten Aufbaus und ihrer Meßtechnik im allgemeinen geschultes Personal erforderlich ist, ermöglicht die Methode mit dem Freyssinet-Kissen den Einsatz ungeschulter Arbeitskräfte, da lediglich das Manometer abzulesen ist. Von Nachteil bei dieser Methode ist jedoch die Tatsache, daß das Bourdon'sche Rohr im Manometer eine Volumenaufweitung erfährt. Der Beton, der unter Belastung nur eine geringe Dehnung ermöglicht, kann diese Volumenaufweitung nur teilweise ausfüllen mit der Folge, daß nur ein Teil der tatsächlichen Last gemessen wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckmeßeinrichtung des eingangs geschilderten Aufbaus so auszubilden, daß vorgenannter Nachteil vermieden wird, ohne daß dadurch aber der Aufbau des Gerätes aufwendiger wird und ohne daß geschulte Arbeitskräfte zum Überwachen der Geräte erforderlich sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Meßgerät ein durchsichtiges Meßgefäß mit sehr engem Querschnitt aufweist, daß das Druckkissen die Verbindungsleitung und zumindest teilweise-das Meßgefäß mit Quecksilber gefüllt sind, und daß das Quecksilber in dem Meßgefäß unter einer nachgiebigen Vorlast steht, wobei die Ausbreitung des Quecksilbers in dem Meßgefäß entgegen der Vorlast den Meßwert liefert.
Durch die Wechselwirkung zwischen der geringen Kompressibilität des Quecksilbers und der demgegenüber wesentlich größeren Kompressibi lität des Öls kann der Druck anhand der Ausbreitung des Quecksilbers in dem Meßgefäß abgelesen werden. Hierbei ist die Volumenänderung sehr viel geringer als bei den herkömmlichen Freyssinet-Kissen mit der Folge, daß durch entsprechend feine Einteilung der Meßskala recht genaue Werte erhalten werden.
In bevorzugter Ausführung der Erfindung ist das Meßgefäß ein dickwandiges Kapillarrohr, das an seinem Ende verschlossen und oberhalb des Quecksilbermeniskus mit Öl gefüllt ist. Um der grösseren Kompressibilität des Öls Rechnung zu tragen, kann das Kapillarrohr an seinem Ende einen mit dem Öl gefüllten Ausgleichsbehälter aufweisen.
Wird die Kapillare mit entsprechend geringem Durchmesser versehen, so kann die Volumendifferenz zwischen maximaler Belastung und Ent-3 lastung zwischen 5 und 10 mm betragen. Demgegenüber beträgt die Volumenaufweitung bei einem Manometer unter vergleichbaren Verhältnissen das 100- bis 150-fache. Die erhebliche Verbesserung liegt hier auf der Hand.
Statt der vorgenannten Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, daß das Maßgefäß eine Meßdose ist, die aus zwei randseitig miteinander verbundenen, dicht aufeinander liegenden Scheiben besteht, von denen wenigstens eine durchsichtig und wenigstens eine biegeelastisch ist, und daß die Leitung zentral in die Meßdose einmündet und die blasenförmige Ausbreitung des Quecksilbers um die Einmündung den Meßwert liefert.
Bei Entlastung liegen die beiden Scheiben dicht aufeinander Im Belastungszustand dringt das Quecksilber zwischen die beiden Scheiben ein und wölbt zumindest die biegeelastische Scheibe auf, wobei sich zwischen den beiden Scheiben eine Quecksi lberbl ase bildet. Der Durchmesser dieser Blase gibt ein Maß für die Betonspannung Bei der erfindungsgemäßen Druckmeßeinrichtung ist zwar das Meßergebnis temperaturaohängig, jedoch kommt es hier bei der reinen Überwachung nicht entscheidend an, zumal häufig nur Differenzmessungen zwischen einzelnen Meßorten vorzunehmen sind. Bei der zuerst geschilderten Ausführungsform ist ferner zu berücksichtigen, daß zwar das die Vorlast bildende Öl einen größeren Ausdehnungskoeffizienten aufweist als das Quecksilber, doch kann die Ausbildung ohne weiteres so getroffen werden, daß das Ölvolumen wesentlich geringer ist. Damit zeigt sich der Temperaturgang nur zum Teil als Scheinlast oder Scheinentlastung, während der größere Teil sich in einer Belastung des umgebenden Betons, also in einem Vorspannen des Betons äußert.
Nachstehend ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen beschrieben.
In Figur 1 ist eine erste Ausführungsform in teilweise geschnittener Seitenansicht schematisch dargestellt Die Druckmeßeinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Druckkissen 1, einem Anzeigegerät 2 und einer Verbindungsleitung 3. Das Druckkissen 1 weist zwei gewölbte Stahlbleche 10 auf, die umfangsseitig durch eine Schweißnaht 12 dicht verbunden sind. Nahe dem Umfang weisen beide Stahlplatten 10 eine Ringnut 11 auf, die als ei ne Art Gelenk wirken mit der Folge, daß sich die Stahlplatten 10 unter Belastung aufeinander zubewegen. Eine der Stahlplatten, beim gezeigten Ausführungsbeispiel die obere Stahlplatte 10, ist mit einer Bohrung 13 versehen, in deren Bereich die Verbindungslei tung 3 bei 5 angelötet ist. Die Bohrung 13 in der oberen Stahl platte 10 fluchtet mit der Ausmündung des Kanals 4 in der Verbindungsleitung 3.
Das Anzeigegerät 2 weist ein Meßgefäß 6 in Form eines dickwandigen Rohrs auf, welches mit einer Kapillare 14 versehen ist Die Kapillare 14 fluchtet wiederum mit der am anderen Ende der Verbindungsleitung 3 vorhandenen Ausmündung des Kanals 4 Das dickwandige Rohr 6 ist durchsichtig ausgebildet, besteht z.B. aus Glas oder einem durchsichtigen Kunststoff, und ist mit einer Ableseskala 7 versehen.
Die Kapillare 14 mündet an ihrem oberen Ende in einem Ausgleichs-Hohlraum 8 aus, der mit einem Stopfen 15 unter Zwischenlage einer Dichtung 16 dicht abgeschlossen ist.
Der Raum 17 zwischen den beiden Stahlplatten 10, der Kanal 4 in der Verbindungsleitung 3 und der untere Teil der Kapillare 14 sind mit Quecksilber gefüllt, während der restliche Teil der Kapillare 14 und das Ausgleichsgefäß 8 mit Öl gefüllt sind. Bei Belastung des Druckkissens 1 wird das Quecksilber aufgrund fehlender Kompressibilität aus dem Hohlraum 17. teilweise in die Verbindungsleitung 3 und die Kapillare 14 verdrängt, wobei zugleich das im Ausgleichsgefäß 8 und der Kapillare vorhandene Öl komprimiert wird. Anhand des Quecksilbermeniskus der in Figur 1 mit 18 angedeutet ist und die Trennfläche zwischen Quecksilber und Öl darstellt, kann die Belastung des Druckkissens 1 abgelesen werden.
In Figur 2 ist eine andere Ausführungsform für das Meßgefäß 2 gezeigt.
Es besteht aus zwei engaufeinander liegenden planparallelen Scheiben 21, 22, von denen wenigstens eine -in der Zeichnung die obere Scheibe 21- durchsichtig ausgebildet ist. Ferner ist wenigstens eine Scheibe -dies kann auch die untere Scheibe ?2 sein- aus einem Werkstoff hergestellt, der zumindest in den hier interessierenden Druckgrenzen biegeelastisches Verhalten zeigt. Die Scheiben 21, 22 sind nahe ihres Umfangs durch Schrauben 23 od dgl. dicht miteinander verbunden. Die untere Scheibe 22 weist eine zentrale Bohrung 24 auf, die mit der Ausmündung des Kanals 4 der Verbindungsleitung 3 zum Druckkissen 1 fluchtet. Die Quecksilberfüllung des Druckkissens 1 und des Kanals 4 ist so beschaffen, daß im entlasteten Zustand die Quecksilbersäule gerade an der Ausmündung der Bohrung 24 steht. Bei Belastung dringt das Quecksilber zwischen die beiden Scheiben 21, 22 ein und breitet sich dort linsenförmig aus, wie dies mit der gestrichelten Linie 25 angedeutet ist Die radiale Ausbreitung 19 der Quecksilberlinse 25 ist ein Maß für die Belastung des Druckkissens 1 bzw. ein Maß für die zu messende Betonspannung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Druckmeßeinrichtung zur Messung und Überwachung von Betonspannungen, bestehend aus einem in den Beton eingelagerten Druckkissen und einem daran über eine Verbindungsleitung angeschlossenen Meßgerät, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Meßgerät (2) ein durchsichtiges Meßgefäß (6) mit sehr engem Querschnitt aufweist, daß das Druckkissen (1) die Verbindungsleitung (3) und zumindest teilweise das Meßgefäß mit Quecksilber gefüllt sind, und daß das Quecksilber in dem Meßgefäß unter einer nachgiebigen Vorlast steht, wobei die Ausbreitung des Quecksilbers in dem Meßgefäß entgegen der Vorlast den Meßwert liefert.
2. Druckmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgefäß (6) ein dickwandiges Kapillarrohr ist, das an seinem Ende verschlossen und oberhalb des Quecksilbermeniskus (18) mit Öl gefüllt ist.
3 Druckmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kapillarrohr (6) an seinem Ende einen mit dem Öl gefüllten Ausgleichsbehälter (8) aufweist.
4. Druckmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgefäß (2) eine Meßdose ist, die aus zwei randseitig miteinander verbundenen, dicht aufeinander liegenden Scheiben (21, 22) besteht, von denen wenigstens eine (21) durchsichtig und wenigstens eine biegeelastisch ist, und daß die Verbindungsleitung (3) zentral in die Meßdose einmündet und die blasenförmige Ausbreitung des Quecksilbers um die Einmündung den Meßwert liefert.