FI71619C - Foerfarande och apparat foer maetning av egenskaperna speciellt foertaetningsbarheten av en troeg, gjutbar massa. - Google Patents

Description

1 71619

Menetelmä ja laitteisto jäykän, valettavan massan ominaisuuksien, erikoisesti tiivistettävyyden mittaamiseksi 5 Tämän keksinnön kohteena on menetelmä jäykän, valet tavan massan, kuten tuoreen betonimassan, ominaisuuksien, erikoisesti tiivistettävyyden mittaamiseksi, jonka menetelmän mukaisesti - massasta otetaan painoltaan tunnettu näyte, 10 - saatetaan näyte tiivistysvaikutuksen alaiseksi ja - todetaan näytteen kokoonpuristuma ja käytetty työ.

Betoniteollisuudessa on teknologinen kehitys johtanut yhä vähemmän vettä sisältävien betonimassojen käyttöön. Tämä johtuu siitä, että mitä vähemmän massassa on vettä, sitä 15 paremmat lujuusarvot massalla voidaan saavuttaa edellyttäen, että massan muut aineosuudet pidetään ennallaan. Teoreettinen optimaalinen hydrataatioon tarvittava vesimäärä on 22-40 % sementin määrästä eli w/c-suhde on alueella 0,22-0,40. Kun lisäksi sementti pyritään nykyisin jauhamaan erittäin 20 hienoksi, jotta sillä saatava betonin lujuus voitaisiin käyttää entistä paremmin ja nopeammin hyödyksi, nämä ns. maakosteat massat ovat vaikeasti muokattavia ja valettavia. Tällaisia massoja kutsutaan jäykiksi ja puolijäykiksi.

Maakosteita betonimassoja käytetään lähinnä moderneis-25 sa liukuvaluprosesseissa. Vaikka notkeita massoja varten onkin olemassa tyydyttäviä menetelmiä ja laitteistoja massojen ominaisuuksien, varsinkin tiivistettävyyden, mittaamiseksi, on betonimassojen käytössä huomattavana ongelmana sopivien menetelmien ja laitteistojen puuttuminen jäykkien 30 ja jäykähköjen massojen tiivistettävyyden tarkaksi mittaamiseksi. Mitä tiiviimpi betoni on valmiissa valetussa tuotteessa, sitä suurempi tuotteen lujuus voidaan saavuttaa ja tästä syystä on tieto valettavan betonimassan tiivistettä-vyydestä hyvin tärkeä hyvän lopputuloksen kannalta.

35 Betonimassan tiivistettävyys on olennaisesti riippu vainen massan jäykkyydestä. Massan ollessa liian jäykkää, 2 71619 saadaan valukappale tiivistymään huonosti ja sisältämään runsaasti ilmahuokosia ja massan ollessa liian notkeata, saavutetaan huonoja lujuusarvoja ja ilman kiinteää muottia tapahtuvassa valussa kappaleen muoto ja toleranssit ovat 5 vaikeita hallita. Massan tiivistettävyyteen eivät vaikuta ainoastaan aineosien määrät ja suhteet vaan myöskin aineosien laatu, koko ja sentapaiset vaihtelevat tekijät. Tämän takia on tärkeätä, että jo ennen massan valua saadaan luotettava tieto massan tiivistettävyydestä.

10 Notkeiden betonimassojen notkeutta ja tiivistysomi- naisuuksia tutkitaan nykyisin monilla eri menetelmillä, joista tärkeimpiä lienevät seuraavat: - Vajoamakoe eli Mo-arvon mittaus, jossa betonimassa pannaan kulkemaan mittauslaitteen läpi pudotusiskujen 15 avulla.

- Painumakokeessa eli vajoamamittauksessa määrätyllä tavalla tiivistetyn betonikartion muotti poistetaan ja mitataan kartioon syntynyt painuma.

- Muodonmuutosaikakokeessa eli VB-kokeessa mitataan 20 myös kartiomaisen betonikappaleen painumaa, mutta tässä painumista tehostetaan tärytyksen avulla.

Nämä menetelmät sekä lukuisat muut massan tutkimustavat soveltuvat hyvin notkeille ja eräät myös ns. puolijäykille massoille. Mitä jäykemmästä massasta on kysy-25 mys, sitä huonommat mahdollisuudet on nykyisin sen ominaisuuksien tarkkaan määrittelyyn.

Kysymyksen ollessa jäykistä betonimassoista on tähän asti ollut pakko sopivien mittausmenetelmien ja -laitteistojen puuttuessa yrittää jopa käsin koskettele-30 maila arvioida kulloinkin valettavan betonimassan tiivis-tettävyyttä ammattitaidon ja kokemuksen perusteella. Tuoreen, jäykän massan tällainen käsivarainen tutkiminen on kuitenkin epävarmaa ja subjektiivista ja johtaa sen takia usein valettujen tuotteiden hylkäämisiin.

35 Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada mene telmä, joka välttää edellä mainitut epäkohdat ja mahdol- il 3 71619 listaa jäykän valettavan massan tiivistettävyyden täs-mällisemmän mittaamisen. Tämä tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista se, että 5 - puristetaan tiivistyssäilioön suljettua näytettä kahdelta vastakkaiselta suunnalta, - leikkaustiivistetään näytettä puristuksen alaisena kahden yhdensuuntaisesti kiertävän kaltevan tason välissä ja 10 - mitataan näytteen tilavuus tiivistymisen alussa ja määrätyn tiivistystyön jälkeen.

Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että betonimassan tiivistettävyyden määrittäminen suoritetaan koneellisesti tarkasti samanlaisissa, eri näytteitä varten toistet-15 tavissa olevissa olosuhteissa, jolloin tiivistettävyydestä saadaan aina luotettava tieto. FI-patenttijulkaisussa 64 073 on esitetty eräs tapa, ns. leikkaustiivistysmenetel-mä, jäykkien betonimassojen tehokasta tiivistämistä varten. Tässä mittauksessa eri parametrit, kuten näytteen 20 paino ja näytteeseen kohdistettava paine voidaan vakioida, niin että vain näytteen koostumus vaihtelee. Kun sitten betonikappaleiden valmistuksessa määrätyllä valukoneella suoritetaan koesarja, jossa määritellään toisaalta näytteestä mitattu tiivistettävyys eli tiheyden muutos ja 25 toisaalta valmiiden valettujen tuotteiden lujuus, saadaan tälle valukoneelle ominaiset ylä- ja alarajat massan tiivistettävyydelle, joiden puitteissa näistä betonimassoista valetut tuotteet on helppo saada onnistumaan.

Keksinnön mukaisen menetelmän ansiosta on mahdol-30 lista näytteestä tutkitun tiivistettävyyden perusteella heti korjata valmistettavan betonimassan koostumus betoni-sekoittimessa sellaiseksi, että valetun tuotteen tiheys ja tuorelujuus tulee halutuksi. Täten voidaan välttää valmiiden tuotteiden hylkäämistä ja siihen liittyvää 35 hukkatyötä. Jäykän betonimassan tiivistettävyyttä voidaan tutkia yhtä täsmällisesti kuin tähän asti on ollut mahdol- 71 61 9 4 lista tutkia vain notkeita massoja. Keksinnön mukainen menetelmä soveltuu siten erikoisen hyvin betonituotteiden valmistuksen ohjaamiseen.

Tiivistettävyyden mittauksessa tämän keksinnön 5 mukaan saadaan tulokseksi täsmällinen tieto massan näyte--erän tiheyden kasvusta, kun massaa tiivistetään täsmällisellä, ennalta määrätyllä tavalla. Näytteen tiheys voidaan määrätä jatkuvasti kokeen aikana tavanomaisilla laskelmilla, kun massaerä on punnittu ja koelaitteessa seurataan 10 jatkuvasti massaerän tilavuutta. Tiivistettävyyden kannalta on tärkeää sekä koekappaleen lopputiheys että tiheyden muutokset kokeen alkuvaiheessa.

Vaiettavan betonin laadun arvioimiseksi on erityisen tärkeää tietää, kuinka lujaa betonista lopulta tulee, 15 kun hydrataatioprosessi on siinä tapahtunut. Käytännössä betonin laatua tarkkaillaan lujuuskoekappaleiden ja valmiista tuotteesta leikattujen näytteiden avulla.

Lujuuskoekappaleiden teko jäykästä betonimassasta on hankalaa ja epävarmaa siksi, että nykyisin käytetyillä 20 koemenetelmillä on vaikea saada tiiviitä näytteitä. Tä- ryttämällä tiivistäminen ei toisinaan tuota minkäänlaista tulosta. Näytteen leikkaaminen valmiista tuotteesta turmelee usein kalliin, käyttökelpoisen tuotteen.

Tällä menetelmällä voidaan valmistaa tasalaatuisia 25 ja tiiviitä koekappaleita betonin lujuuden tutkimiseksi myös jäykästä massasta. Tämä keksintö varmistaa sen, että näytteiden tiivistäminen koekappaleiksi aina tapahtuu koneellisesti tarkasti samanlaisissa olosuhteissa ja että lujuuksien mittaustulokset ovat vertailukelpoisia 30 eri laboratorioiden kesken sekä tuoreena että betonin kovettumisen jälkeen.

Keksinnön kohteena on myös laitteisto edellä selostetun menetelmän soveltamiseksi, ja tälle laitteistolle on tunnusomaista se, että siinä on tiivistyslaite, johon kuu-35 luu kaksi pinnaltaan yhdensuuntaista tiivistyslevyä, jotka ovat pyöritettävissä tiivistyslevyjen pintojen 5 71 61 9 suhteen vinon pyöritysakselin ympäri leikkaustiivistyksen kohdistamiseksi säiliössä olevaan näytteeseen kahdelta vastakkaiselta puolelta, ja välineet toisen tiivistyslevyn painamiseksi toista tiivistyslevyä kohti.

5 Näytteeseen kohdistettava leikkaustiivistys saadaan tällaisessa laitteessa erittäin hallituksi, jolloin kaikki näytteillä saadut mittaustulokset ovat keskenään vertailukelpoisia samoissa mittausolosuhteissa.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa viitaten 10 oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää edestä nähtynä keksinnön mukaisen laitteiston erästä yksityiskohtaista rakennetta täyttö-asennossa , kuviot 2 ja 3 esittävät laitteistoa leikkauksina 15 pitkin kuviossa 1 olevaa viivaa II-II ja vastaavasti viivaa III-III, kuvio 4 esittää suuremmassa koossa aksiaalileikkauk-sena laitteiston tiivistyssäiliötä tiivistysmäntineen käyttöasennossa, 20 kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen menetelmän eri suoritusvaiheita ja kuvio 6 esittää esimerkkiä laitteistolla suoritetusta betonimassan tiivistettävyyden mittauksesta.

Kuvioissa 1-4 esitettyyn laitteistoon kuuluu rungon 25 1 varaan kiinnitetty pystyasentoinen tiivistyssylinteri 2 ja sylinterin alapään sulkeva alempi tiivistysmäntä 3, joka on kiinnitetty pyörivälle pystyakselille 4. Tiivis-tyssylinterin yläpuolella olevaan kelkkaan 5, joka on laakeroitu runkoon pystysuunnassa liukuvasti, on pyöriväs-30 ti laakeroitu pystyakseli 6, johon on kiinnitetty tiivis-tyssylinterin yläpään sulkeva ylempi tiivistysmäntä 7. Pystyakseli 6 on kiinnitetty rungon varaan asennetun hyd-raulisylinterin 8 männänvarteen, jonka avulla kelkka män-tineen on liikuteltavissa pystysuunnassa.

35 Rungon alusta kannattaa vaihteistoa 9, joka on kytketty alemman tiivistysmännän pystyakseliin 4 ja ylem- 6 71619 män tiivistysmännän pystyakseliin 6 väliakselin 10 ja välityspyörästön 11 välityksellä siten, että molemmat pystyakselit pyörivät samalla kierrosluvulla. Vaihteistoa pyörittää sähkömoottori 12.

5 Kumpikin tiivistysmäntä muodostaa pyöreän levyn 13 vast. 14, joka sijaitsee kaltevasti pystyakseliin nähden. Molemmat männät on laakeroitu akseleihin vinosti siten, että niiden levyt 13, 14 sijaitsevat keskenään yhdensuuntaisesti, kuten kuvioista 1 ja 2 ilmenee.

10 Laitteistoon on liitetty mittaristo 15, jossa on mm. osoittimet 16-18 hydraulisylinterin 8 paineelle, tiivistysmäntien kierroslukumäärälle ja kelkan siirty-mälle. Rungon kylkeen on kiinnitetty asteikko 19, joka suoraan näyttää kelkan pystysijaintia.

15 Kuvio 5 kuvaa laitteistolla suoritettavaa mittaus tapaa.

Betonimassasta otetaan näyte 20, jolla on määrätty massa m. Näyte kaadetaan tiivistyssylinteriin 2, jonka poikkileikkauspinta-ala on F ja lasketaan ylempi tiivis-20 tysmäntä 7 näytteen päälle. Mäntää painetaan hydraulisy-linterillä näytettä vasten vakiovoimalla P. Tämän jälkeen mäntiä pyöritetään sähkömoottorin avulla, jolloin niiden kaltevasti laakeroidut levyt 13, 14 kohdistavat näytteeseen leikkaustiivistysvaikutuksen. Tämän johdosta näyte 25 tiivistyy mäntien määrätyn kierroslukumäärän n jälkeen matkan S verran, joka on luettavissa myös asteikolta 19 ja näytteen tilavuus muuttuu arvoon v · Tiivistetty näyte voidaan ottaa talteen lieriömäisenä koekappaleena 22, josta mitataan betonimassan lujuusominaisuudet kovet-30 tumisen jälkeen.

Vapaasti valittavissa olevan ohjelman ohjaamana voi sähkömoottori pysähtyä määrätyin aikavälein mäntien suorittamien kierroslukumäärien n ja vastaavien painumien S lukemista varten. Vaihtoehtoisesti voi sähkömoottori 35 pyöriä yhtämittaa ja mäntien kierroslukumäärät ja painu-

II

7 71619 mat siirretään jatkuvasti prosessiyksikön 23 muistiin näytteen tiivistettävyyden esittämiseksi piirturin 21 avulla.

Näytteen tiivistettävyys voidaan esittää graafises-5 ti näytteen tiheyden arvona mäntien kierroslukumäärien eli tiivistyspulssien funktiona. Kuviossa 6 on esitetty esimerkki siitä, kuinka betonin tiivistettävyyttä voidaan hallita. Kuvion käyrä A esittää betonimassasta otetun näytteen tiheyden muuttumista tiivistyksen edistyessä, 10 kun näytettä on leikkaustiivistetty selitetynlaisella laitteistolla vakiona pidetyn puristuspaineen P = 1,5 bar alaisena. Käyrän A edustaman betonimassan vesisement-tisuhde w/c oli 0,328.

Käyrä B esittää vastaavasti samasta betonimassasta 15 tehdyn kokeen tuloksia, kun vesisementtisuhde oli 0,361. Massa on muutoin näissä kahdessa kokeessa samaa.

Tässä esimerkissä oli valukoneella saatu valupro-sessi onnistumaan hyvin näillä kahdella betonimassalla. Kokemukset viittaavat siihen, että tämä betonivalu on-20 nistuu myös muilla betonimassoilla, kunhan niiden tiivis-tettävyysominaisuudet asettuvat käyrien A ja B väliin silloin, kun mittaus on tehty tämän keksinnön mukaan.

Keksinnön mukainen menetelmä antaa mahdollisuuden nopeasti, muutamassa kymmenessä sekunnissa, mitata valmis-25 tuksen alaisen betonimassan tiivistettävyys ja näin ollen saada luotettava tieto betonimassan soveltuvuudesta kulloinkin kyseessä olevaa valutyötä varten tietyllä valukoneella.

Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitet-30 tu vain havainnollistamaan keksinnön ajatusta. Keksinnön mukainen menetelmä ja laitteisto voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Keksintö soveltuu myös muiden tuorebetonin tapaisten massojen ominaisuuksien mittaamiseen, esim. tiilien valmistuksessa sekä maaperän eräiden 35 geodeettisten ominaisuuksien mittaamiseen.

Claims (9)

71 61 9 8

1. Menetelmä jäykän, valettavan massan, kuten tuoreen betonimassan, ominaisuuksien, erikoisesti tiivistet- 5 tävyyden mittaamiseksi, jonka menetelmän mukaisesti - massasta otetaan painoltaan tunnettu näyte (20), - saatetaan näyte tiivistysvaikutuksen alaiseksi ja - todetaan näytteen kokoonpuristumisen (S) ja siihen käytetyn työn suuruus, 10 tunnettu siitä, että - puristetaan näytettä (20) kahdelta vastakkaiselta suunnalta vakiovoimalla (P), - leikkaustiivistetään näytettä vakiopuristuksen alaisena kahden keskenään yhdensuuntaisen, asentoaan 15 kiertyvästi vaihtavan kaltevan tason (13, 14) välissä, ja - mitataan näytteen tilavuus (V ja ) tiivistymisen alussa ja määrättyjen tiivistyspulssien (n) jälkeen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että punnitaan ja mitataan näyte (20) 20 sen tiheyden määräämiseksi tiivistyksen tuloksena.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että näytteen (20) tilavuus (Vt) vast, tiheys mitataan määrätyn tiivistystyön, kuten kaltevien tasojen (13, 14) kiertoliikkeen (n) funktiona.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mitataan tiivistetyn näytteen (20) muodostaman koekappaleen (22) lujuus sen kovettumisen jälkeen.

5. Laitteisto jäykän, valettavan massan, kuten 30 tuorebetonimassan ominaisuuksien, erikoisesti tiivistet-tävyyden mittaamiseksi, johon laitteistoon kuuluu - säiliö (2) painoltaan (m) määrättyä betoninäytet-tä (20) varten, - välineet (8) näytteen kokoonpuristamista varten, ja 35. välineet (19) näytteen kokoonpuristumisen mittaami seksi , II 71619 tunnettu siitä, että siinä on tiivistyslaite, johon kuuluu kaksi pinnaltaan yhdensuuntaista tiivistys-levyä (13, 14), jotka ovat pyöritettävissä tiivistysle-vyjen pintojen suhteen vinon pyöritysakselin (4, 6) ympäri 5 leikkaustiivistyksen kohdistamiseksi säiliössä (2) olevaan näytteeseen (20) kahdelta vastakkaiselta puolelta ja välineet (6, 8) toisen tiivistyslevyn painamiseksi toista tiivistyslevyä kohti.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, t u n -10 n e t t u siitä, että tiivistyslevyt (13, 14) ovat mäntien (3, 7) muodostamia, jotka ulottuvat sylinterimäiseen säiliöön (2) vastakkaisilta puolilta ja jotka on laakeroitu sama-akselisille pyöritysakseleille (4, 6) siten, että tiivistyslevyt sijaitsevat kaltevasti pyöritysakselin 15 suhteen.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että toisen männän (7) pyöritys-akseli (6) on aksiaalisesti liikuteltavissa paineväliainei-sen toimilaitteen (8) avulla tiivistyslevyn (14) painami- 20 seksi säiliössä (2) olevaa näytettä (20) vasten.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että se on varustettu pyöritysakselin (6) aksiaalista liikettä seuraavalla osoitinkojeel-la (19).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 5-8 mukainen laitteis to, tunnettu siitä, että se on varustettu pyöritysakselin (6) kierroslukumäärää (n) seuraavalla osoitin-kojeella (17). 71 61 9 10