DE2904844C3 - Druckmeßeinrichtung zur Messung und Überwachung von Betonspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckmeßeinrichtung zur Messung und Überwachung von Betonspannungen, bestehend aus einem in Beton eingelagerten Spannung-Druck-Wandlcr und einem über eine Verbindungsleitung angeschlossenen Meßgerät, das ein Meßgefäß mit engem lnnen-Querschnitt aufweist, wobei Spannung-Druck-Wandler, Verbindungsleitung und zumindest teilweise das Meßgerät mit Quecksilber gefüllt sind.

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, wo es u. a. darum geht, an der Ortsbrust den in den ersten Stunden und Tagen stattfindenden Spannungsaufbau bzw. die auftretenden Umlagerungen nur der Größenordnung nach festzustellen.

Eine auf einem anderen Gebiet liegende Druckmeßeinrichtung mit den genannten Merkmalen ist aus der DE-PS 7 46 666 bekannt. Bei dieser Einrichtung wird zur pneumatischen Messung von Druck als Druckindikator ein Hohlring aus Stahl oder Kupfer verwendet, der mit hochsiedendem öl oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit, wie Quecksilber, gefüllt ist. Durch ein als Verbindungsleitung dienendes angeschweißtes Röhrchen wird der in der Flüssigkeit erzeugte hydrostatische Druck zu einem entfernter liegenden Meßgerät übertragen. Dieses Meßgerät weist eine Kontaktmembran auf, die von der einen Seite her vom Quecksilber oder der anderen geeigneten Flüssigkeit beaufschlagt wird. Von der anderen Seite wird die Kontaktmembran mit definiertem bzw. definierbarem Gegendruck beaufschlagt. Dieser definierbare Gegendruck wird derart eingestellt, daß Druckgleichheit herrscht, was; dadurch angezeigt wird, daß in diesem Falle durch die Kontaktmembran ein elektrischer Schaltvorgang erfolgt. Die bekannte Vorrichtung arbeitet also durch Konipensationsmessung. Es ist dort eine Druckbeaufschlagung mit einem veränderlichen Gegendruck notwendig, der mit Hilfe einer im allgemeinen recht großen Vorrichtung, wie eine Ölpresse, Preßluftflasche 5 oder dgl. erzeugt werden muß. Diese umständliche Vornahme der Messung ist auch deswegen notwendig, weil die bekannte Vorrichtung so augestaltet ist, daß bei einer Erhöhung des zu messenden Druckes eine Druckerniedrigung im Hohlring erfolgt, also hier keine

ίο proportionale Beziehung, sondern eine umgekehrt proportionale Beziehung zwischen dem zu messenden Druck und dem Druck im Hohlring gegeben ist, so daß ein unmittelbares Ablesen des Drucks unmöglich wäre, abgesehen davon, daß die Vorrichtung keine hierzu

is geeignete Ausgestaltung des Meßgeräts aufweist. Ein wichtiger Nachteil der bekannten Vorrichtung liegt darin, daß zur Durchführung der Messung eine gutgeschulte Arbeitskraft erforderlich ist.

Weiterhin ist in der DE-AS 24 39 782 ein Kraftmeßgerät für Anker im Bauwesen beschrieben, bei dem zwischen einem festen Auflager und der Ankermutter ein Meßwertgeber angeordnet ist, der im wesentlichen, wie auch der Indikator nach der DE-PS 7 46 666, aus einem Hohlring besteht. Am Meßwertgeber ist eine Leitung angelötet, die das Innere des Meßwertgebers mit einem fest installierten Manometer verbindet. Eine Beschreibung des Manometers als Meßgerät selbst ist der DE-AS 24 39 782 nur insofern zu entnehmen, als ein dargestelltes Manometer mit zwei Grenzwertgebern versehen ist, beispielsweise mit einem Maximal- und einem Minimalwert, um eine Signalanlage od. dgl. bei überschreiten bzw. unterschreiten einer vorbestimmten Vorspannkraft des Ankers in Tätigkeit zu setzen. In dieser Ausgestaltung mit einer Signalanlage entspricht das Anzeigegerät nach der DE-AS 24 39 782 prinzipiell der elektrischen Signalanzeige, wie sie auch aus der oben diskutierten DE-PS 7 4C 666 zu entnehmen ist. Den Zeichnungen ist zu entnehmen, daß es sich bei dem Manometer nach der DE-AS 24 39 782 um ein Manometer mit elastischem Meßglied, also mit einer Feder, also beispielsweise um ein Rohrfeder· oder ein Plattenfedermanometer handelt.

Auch ist der GB-PS 6 05 558 ein Dynamometer, also ein Kraftmesser zu entnehmen, bei dem ein topfförmiger Meßwertgeber vorhanden ist, der aus einem dicken Metallteil besteht, das mittig eine topfförmige Ausnehmung aufweist, in welche mittig ein Deckel eingesetzt ist, der mit den Randwänden des Topfes über einen Gummiring verbunden ist, so daß das Innere zwischen Topf und Deckel abgedichtet wird. Von dem Inneren führt eine Leitung heraus zu einem Anzeigegerät, das ebenfalls wieder wie das Anzeigegerät nach der DE-AS 24 39 782 als Anzeigegerät mit einem elastischen Meßglied, also einer Feder bzw. einem federnen Ring ausgestaltet ist.

Ausgehend von der Tatsache, daß es bei der Messung und Überwachung von Betonspannungen nicht erforderlich ist, äußerst genaue Messungen der Drücke im Beton durchzuführen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Druckmeßeinrichtung der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß sie preiswert ist, aufwendige Zusatzeinrichtungen, die insbesondere im Tunnelbau nachteilig sind, vermieden werden, daß die Vorrichtung also einfach ist und daß darüber hinaus die Messungen ohne geschulte Arbeitskräfte durchgeführt werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Spannung-Druck-Wandler ein Druckkissen ist,

daß das Meßgefäß an seinem Ende starr verschlossen ist und oberhalb des Quechsilbcrnieniskus mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die eine höhere Kompressibilität als Quecksilber besitzt.

Erfindungsgemäß sind also im Meßgefäß zwei ϊ verschiedene Flüssigkeiten mit untersc hiedlicher Kompressibilität, nämlich einmal Quecksilber — das ebenfalls im Druckkissen und in der Verbindungsleitung zum Meßgefäß enthalten ist — und über diesem Quecksilber bis zum verschlossenen Ende des Meßgefäßes hin eine Flüssigkeit mit einer höheren Kompressibilität als Quecksilber enthalten. Durch die Wechselwirkung zwischen der geringeren Kompressibilität des Quecksilbers und der demgegenüber wesentlich größeren Kompressibilität der weiteren Flüssigkeit kann der Druck anhand der Ausbreitung des Quecksilbers in dem Meßgefäß abgelesen werden, da sich bei Druckerhöhung die weitere Flüssigkeit komprimiert und der Meniskus des Quecksilbers sich daher bewegen kann. Die Volumenänderung ist äußerst gering, so daß durch entsprechend feine Einteilung der Meßskala recht genaue Werte erhalten werden. Als derartige Flüssigkeiten, die eine höhere Kompressibilität als Quecksilber aufweisen, kommen u. a. und insbesondere Petroleum. Benzin, Glycerin und herkömmliche Hydrauliköle in Frage.

Demgemäß ist in einer Weiterbildung der Erfindung das Meßgerät ein dickwandiges Kapillarrohr, das an seinem Ende verschlossen und oberhalb des Quecksilbermeniskus mit Öl gefüllt ist.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Kapillarrohr an seinem Ende einen mit dem Öl gefüllten Ausgleichsbehälter aufweist. Der Ausgleichsbehälter dient dazu, bei einer vorgegebenen Druckmeßeinrichtung, also insbesondere bei einer v> festen Ausgestaltung des Druckkissens, vor allem im Hinblick auf dessen Größe, die Möglichkeit zu gewährleisten, verschiedene Druckmeßbereiche zu messen. Bei der Messung verschiedener Druckmeßbereiche bleibt nicht nur das Druckkissen, sondern auch die im Druckkissen bis zur Meßkapillare hin befindliche Quecksilbermenge konstant. In Abhängigkeit vom interessierenden Druckmeßbereich wird das Volumen der gegenüber Quecksilber kompressibleren Flüssigkeit in der Anzeigekapillare und dem Ausgleichsbehälter variiert. Soll der Anzeigebereich, also die in einem Fall zu messende maximale Druckdifferenz, verkleinert werden, damit möglicherweise eine genauere Messung vorgenommen werden kann, wird das Ölvolumen in Anzeigekapillare und Ausgleichsbehälter vergrößert. ^r>(>

Bei der erfindungsgemäßen Druckmeßeinrichtung ist zwar das Meßergebnis temperaturabhängig, jedoch kommt es hier bei der reinen Überwachung nicht entscheidend an, zumal häufig nur Differenzmessungen zwischen einzelnen Meßorten vorzunehmen sind. Es ist 5s ferner zu berücksichtigen, daß zwar i. a. die Flüssigkeit mit höherer Kompressibilität einen größeren Ausdehnungskoeffizienten aulweist 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 Scheinlust oder .Scheinentlastung, während der größere Teil sich in einer Belastung des umgebenden Betons, ulso in einem Vorspannen des Betons äußert. Aus der Literaturstelle ATM, Lief. 28b. Nov. 1959, SR 117 ff sind Druckdosen, sowie der Einsatz von Quecksilber oder Öl jeweils einzeln an sich bekannt, aber lediglich in Verbindung mit komplizierten Meßverfahren.

Nachstehend isi die Erfindung anhand der Zeichnung im ein/einen erläutert. Dabei zeigt die Figur

eine Ausfiihrungsform der Druckmeßeinrichtung in leiht eise geschnittener Seitenansicht.

Die Druckmcßcinrichiung 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 beiden Stahlplatten 10 eine Ringnut 11 auf, die als eine 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 Verbindungsleitung Γ· bei 5 angelötet ist. Die Bohrung 13 in der oberen Stahlplatte 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 \ ersehen.

Die Kapillure 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 iu 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 iin Ausgleichsgefäß 8 und der Kapillare vorhandene Öl komprimiert wird. Anhand des Quecksilbermeniskus, der in F i g. 1 mit 18 angedeutet ist und die Trennfläche zwischen Quecksilber und öl darstellt, kann die Belastung des Druckkissens 1 abgelesen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckmeßeinrichtung zur Messung und Überwachung von Betonspannungen, bestehend aus einem in Beton eingelagerten Spannung-Druck-Wandler und einem über eine Verbindungsleitung angeschlossenen Meßgerät, das ein Meßgefäß mit engem lnnen-Querschnitt aufweist, wobei Spannung-Druck-Wandler, Verbindungsleitung und zumindest teilweise das Meßgerät mit Quecksilber gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannung-Druck-Wandler ein Druckkissen (1) ist, daß das Meßgefäß (6) an seinem Ende starr verschlossen ist und oberhalb des Quecksilbermeniskus (18) mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die eine höhere Kompressibilität als Quecksilber besitzt, und daß das Meßgefäß (6) durchsichtig ist.

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.