DE3110935C2 - Krafteinleitungssystem - Google Patents

Abstract

Die wahre, einaxiale Materialdruckfestigkeit läßt sich an mineralischen Baustoffen bei Verwendung von Prüfmaschinen mit starren Druckplatten nur an schlanken Probekörpern (Prismen bzw. Zylindern) erzielen. Bei gedrungenen Probekörpern verfälscht der Einfluß der Reibung an den Druckflächen die festgestellten Materialkennwerte. Im Bereich der Forschung werden bereits die Krafteinleitungssysteme Stahlbürste und schlaffe Druckplatte verwendet, die eine weitgehend zwängungsfreie Krafteinleitung ermöglichen. Bedingt durch ihren Aufbau sind diese Systeme nur begrenzt einsetzbar. Für den allgemeinen Prüfbereich bietet sich die Verwendung der Mosaik-Druckplatte an. Diese Erfindung besteht aus einem System von Kleindruckplatten, die mittels Rollenlager in der Ebene verschieblich gelagert sind. Dieses Druckplattensystem erweitert gegenüber den bekannten Systemen den Anwendungsbereich auf beliebig gestaltete Probekörper und erlaubt auch an gedrungenen, flachen Versuchskörpern die wahre Druckfestigkeit zu ermitteln.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Krafteinlcitungssystem mi. den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Die Druckfestigkeitsprüfung von Probekörpern aus mineralischen Baustoffen erfolgt üblicherweise mit plangeschliffenen, starren Stahldrückplattcn in Baustoff-Druckprüfmaschinen. Während der Druckbeanspruchung treten dabei an den Berührungsflächen zwischen Probekörper und Druckplatten Reibungskräfte auf. die die Dehnung des Körpers in Querrichtung behindern. Zum Beispiel nimmt eine kurze zylindcrförmi Die zu prüfenden Probekörper sind in ihrer Größe den Abmessungen der schlaffen Druckplatte anzupassen, da während des Beanspruchungsvorganges jeder Einzelstempel auf den Körper einwirken muß. Wä?e dies nicht der Fall, so wurden einzelne Stempel von dem EIastcmerkissen herausgedrückt

Zu 2. Die Stahlbürste Münchener Bauart besteht aus schlanken Vierkantstahlstäbchen, die mit geringem Abstand voneinander an einem Ende fest eingespannt sind. Mit der freien Seite wird die Probe beansprucht wie in F i g. 4 gezeigt. Die elastischen Eigenschaften jeder »Borste« ermöglichen dem Probekörper ein fast unbehindertes Querdehnen. Die Krafteintragungsflächc bleibt jedoch während des Belaslungsvorganges nicht eben, da die Stahlstäbchen je nach Dehnverhalten der Probe zur Seite hin ausgeschwenkt und dabei verbogen werden.

Zu 3. Geschmierte Gleitfolienpakete sind häufig aus Aluminiumfolien zusammengesetzt, die vor dem Übereinanderschichten mit einem Schmiermittel — wie zum Beispiel Molybdändisulfid — bestrichen werden. Diese Folienpaketc werden vor der Druckprüfung zwischen Probekörper und Druckplatte gelegt. Da während der Druckbeanspruchung das Schmiermittel heraustritt, ergeben sich Undefinierte Reibungsverhältnisse.

Die Systeme der ersten und zweiten Art weisen den Nachteil der begrenzten Einselzbarkeit beim einaxialen Druckversuch auf. Die schlaffe Druckplatte speichert während des Versuchsablaufes in ihrem Elastomerkissen relativ viel Energie, die sich bei der Prüfung von hochfesten und zudem spröden Baustoffen systemzerstörend auswirken kann. Der Einsatr der Stahlbürste ist begrenzt durch die bei höheren Prüfspannungen eintre-

ge Probe während der Beanspruchung mit herkömmli- 4o tcnde Knickgefahr der Borsten.

chen Druckplatten eine tonnenförmigc Gestalt an. w'c Beide Systeme können nicht beliebig groß ausgeführt

- - ··- "-· ^J: *- ^J— werden, da sich die Stahlstäbchen der Bürste aufgrund

der Querverformung des Prubekörpers unzulässig stark

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verbiegen bzw. die Stempel der schlaffen Druckplatte d Di h i älih

in Fig. 1 schematisch dargestellt. Bei dieser Art der Druckfestigkeitsprüfung hängen damit die Ergebnisse von dem Verhältnis der Probekörperhöhe zur Kanlen-

länge der Druckfläche ab. Schlanke Probekörper crgc- 45 sich schief stellen wurden. Dies hätte eine zusätzliche ben eerineere Druckfestigkeiten als gedrungene Probe- Beanspruchung des Probekörpers zur Folge und würde körper. Diesen Zusammenhang verdeutlicht F ι g. 2. Um diesen Nachteil zu vermeiden, werden bei For

schungsarbeiten folgende Krafteinleitungssysteme eingesetzt:

1. Schlaffe Druckplatte (Bauart BAM-Berlin)

2. Stahlbürste (Bauart TU-Münchcn)

3. Geschmierte Gleitfolienpakete

Zu 1. Die schlaffe Druckplatte besteht aus beweglich angeordneten Einzelstempeln, die auf einem Elastomerkissen gelagert sind. Bei Druckbeanspruchung bewirkt dieses hydraulisch wirkende Kissen, daß alle Stempel mil nahezu gleicher Kraft den Probekörper belasten. Der schematischc Aufbau dieses Systems ist in Fig. 3 dargestellt. Aufgrund der Inhomogenität, die den meisten Baustoffen eigen ist, treten an den Berührungsflächen zwischen schlaffer Druckplatte und Probekörper in Kraftrichtung ungleichmäßige Verformungen bei nahezu gleichen Druckspannungen, auf.

das Prüfergebnis beeinflussen. Gleitfolien schließlich sind wegen der Undefinierten Reibungsverhältnisse beim Austritt des Schmiermittels für Festigkeitsuntersu-V) chungcn grundsätzlich ungeeignet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Krafteinleitungssystem zu schaffen, das die Nachteile der genannten Systeme vermeidet, eine möglichst unbehinderte Querverformung der Probekörper sicherstellt und « universell für beliebige Probekörperabmessungen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird in der hie^r vorgelegten Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

w) Zur Erläuterung der Funktion der Mosaikplatte ist in F i g. 5... 7 ein Ausführungsbeispiel dargestellt.

!■' i g. I zeigt den schemalischcn Aufbau eines Grundkörpers des Krafleinlciiungssyslcms Mosaikdruckplattc. Auf der Grundplatte 5 befindet sich die Zwischen-M platte 3. die sich in Richtung χ auf dem darunter liegenden Nadellager 4 verschieben läßt. Auf der Zwisclienplattc ist wiederum ein Nadellager 2 aufgesetzt, das jedoch im Vergleich zu dem unteren um 90" gedreht

angeordnet ist und seinerseits die Tcildruckplatte 1 trägt. Dieses obere Nadellager 2 ermöglicht der Teildruckplatte eine Bewegung in Richtung y und aufgrund der versetzten Anordnung des unleren Nadellagers zusätzlich die Verschiebbarkeit in Richtung x. Somit ist die Teildruckplatte, deren obere F'äche gleichzeitig einen Teilbereich der Druckfläche darstellt, die den Probekörper beansprucht, in der Ebene nach allen Richtungen beweglich. Die einzelnen Nadelgruppen werden ia Nadelkäfigen (nicht gezeichnet) geführt. Die Teildruckplatten weisen an jeweils 2 Stirnseiten Nuten auf, die zur Aufnahme der in F i g. 2 und 3 dargestellten Haltestangen 6 dienen. Diese Stangen haben die Aufgabe, ein Herausfallen der Teildruckplatte und Zwischenplatten zu vermeiden. Die Nuten sind so tief ausgeführt, daß sich die Teildruckplatte in Richtung χ und y um einen Betrag verschieben läßt, der die Querverformung des Probekörpers an der jeweiligen Stelle übertrifft

Fig.6 zeigt die Mosaik-Druckplatte in Explosionsdarstellung, Fig.7 verdeutlicht diese 49-teilige Druckplatte in Schnitt und Draufsicht.

Neben der mechanischen Befestigung aller beweglichen Teile ist auch eine Einbettung mittels einer vulkanisierenden, gummiartigen Vergußmasse realisierbar. Die äußere Form der Mosaikdruckplatte kann beliebig gestaltet werden.

Mit nur einem Druckplattenpaar ausreichender Größe können damit Probekörper verschiedener Gestalt und Größe geprüft werden. Es ist möglich, au^f einem quadratischen Mosaikdruckplattenpaar mit einer Kantenlänge von 200 mm auch zylindrische Probekörper mit geringerem Durchmesser auf Druck zu beanspruchen. Auch unregelmäßig ausgebildete Probekörper mit Bohrungen oder Stegen in Druckrichtung — wie zum Beispiel Lochziegel oder Pflastersteine — können mit der Mosaikdruckplatte untersucht werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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W)

Claims (4)

ίο Patentansprüche:

1. Krafteinleitungssystem zur /.wängungsfreien Einleitung von Druckkräften in Probekörper, beim Druckversuch, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragung durch mosaikartig aufgeteilte, in der Ebene verschiebbar gelagerte Teildruckplatten (1) erreicht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebbarkeit der Tcildruckplatten (1) durch untergelegte Rollen (2) oder Kugeln bewirkt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die volle Beweglichkeit der Teildruck- platten (1) bei der Verwendung von Rollenlagern durch eine zusätzlich angeordnete Zwischenplatte (3) und eines zusätzlichen Rollenlagers (4) erreicht wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch ! und 2, dadurch ™ gekennzeichnet daß die Befestigung der beweglichen Teile mittels Halteleisten (6) vorgenommen wird, die in Nuten oder Bohrungen innerhalb der Teildnickplatten (1) eingreifen.

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