NL8700682A

NL8700682A - Temp. monitoring and heater controlling concrete setting time - analyses temp. data from sensor and adjusts heating for optimum hardening rate

Info

Publication number: NL8700682A
Application number: NL8700682A
Authority: NL
Original assignee: Velatech Instr B V
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1987-03-23
Publication date: 1988-10-17

Abstract

A typical concrete building is constructed by pouring concrete into the gaps between a temporary inner casing and an outer casing. After pouring, it is desirable that the concrete should be set so that the casings can be removed after about 16 hours, i.e. at the start of the next working day. Heating is often necessary to achieve the optimum setting time. Set into the outer wall casings is a number of temp. detectors with transmitters. Similar detector/transmitters are inserted in the roof surface. Inside the buildinga are a receiver and microprocessor which analyses and records the temp. data and adjusts the control pump which supplies the heater.

Description

ββ

Aa

-1-.-1-.

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET DRAADLOOS METEN, REGISTREREN EN BEÏNVLOEDEN VAN DE VERHARDINGSSNELHEID VAN BETONMETHOD AND APPARATUS FOR WIRELESS MEASUREMENT, RECORDING AND INFLUENCING THE CURING SPEED OF CONCRETE

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het draadloos meten en registreren van de verhardingssnelheid van beton gedurende een bepaalde periode draadloos beïnvloeden van de warmtetoe en -afvoer.The invention relates to a method for wirelessly measuring and registering the hardening speed of concrete during a certain period of time wirelessly influencing the heat supply and discharge.

Bij de betongietbouw bijvoorbeeld is bekend dat overdag de bekisting 5 voor een deel van een gebouw gesteld wordt, vervolgens het beton gestort wordt en een verwarmingsinrichting wordt aangebracht. De verse beton wordt gedurende ca. 16 uur tussen het einde van de werkdag en het begin van de volgende werkdag verwarmd, zodat dit bij het begin van de volgende werkdag voldoende sterkte heeft om de bekisting te verwijderen.For example, in concrete casting construction it is known that during the day the formwork 5 is set for part of a building, then the concrete is poured and a heating device is installed. The fresh concrete is heated for about 16 hours between the end of the working day and the beginning of the next working day, so that it has sufficient strength at the beginning of the next working day to remove the formwork.

10 Deze bekisting kan dan dezelfde dag opnieuw gesteld worden en een volgend gedeelte van het gebouw kan worden gestort. De verhardingstijd van het beton, die normaal vele dagen zal duren, kan door het verwarmen worden teruggebracht tot ca. 16 uur tussen twee werkdagen. Om te controleren of het beton sterk genoeg is om de bekisting te verwijderen, 15 worden bij het storten van het gebouwdeel gelijktijdig proef kubussen gemaakt, die eveneens aan de warmtebehandeling worden onderworpen. De sterkte van de kubussen wordt aan het begin van de werkdag gecontroleerd en wanneer deze voldoende is kan de bekisting worden verwijderd.10 This formwork can then be repaired the same day and the next part of the building can be poured. The hardening time of the concrete, which will normally take many days, can be reduced by heating to approx. 16 hours between two working days. In order to check whether the concrete is strong enough to remove the formwork, test cubes are simultaneously made when the building part is poured, which are also subjected to the heat treatment. The strength of the cubes is checked at the beginning of the working day and when it is sufficient the formwork can be removed.

Is de sterkte van de kubussen niet voldoende, dan kan de bekisting niet 20 worden verwijderd en is het niet mogelijk de bekisting diezelfde dag nog te stellen voor een volgend gebouwdeel en het beton hiervoor te storten In dit geval gaat dus een hele werkdag verloren.If the strength of the cubes is not sufficient, the formwork cannot be removed and it is not possible to set the formwork for the next building part that same day and to pour the concrete for this. In this case, an entire working day is lost.

Uiteraard wordt er hierbij van uitgegaan dat de sterkte van de proefkubussen met een redelijke nauwkeurigheid representatief is voor 25 die van het beton in de bekisting. Is dit niet het geval, dan komt het voor dat de bekisting wordt verwijderd, terwijl het beton nog niet sterk genoeg is. Dit blijkt ook uit de praktijk. Anderzijds gaan kostbare werkdagen verloren omdat besloten wordt de bekisting niet te verwijderen, terwijl dit zonder gevaar wel zou kunnen.Obviously, it is hereby assumed that the strength of the test cubes with a reasonable accuracy is representative of that of the concrete in the formwork. If this is not the case, it is possible that the formwork is removed, while the concrete is not yet strong enough. This is also evident from practice. On the other hand, valuable working days are lost because it is decided not to remove the formwork, while this could be done without danger.

30 Het doel van de uitvinding is een werkwijze van de in de aanhef ge noemde soort te verschaffen die dit nadeel niet heeft en tevens een einde maakt aan alle problemen en ongemakken die onstaan bij gebruik van de huidige methoden, waarbij vele tientallen meters draadverbindingen over het terrein liggen. Hiertoe omvat de werkwijze volgens de uitvin-35 ding het draadloos meten en registreren van het temperatuurverloop in t ' i V' - 2 - de tijd in het beton, het hieruit berekenen van de momentane rijpheid van het beton en het op basis van de momentane rijpheid zodanig draadloos besturen van de warmtetoe en -afvoer, dat het beton aan het einde van de periode de gewenste rijpheid heeft.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned in the opening paragraph which does not have this drawback and which also eliminates all the problems and inconveniences that arise with the use of the current methods, whereby many tens of meters of wire connections over the ground. To this end, the method according to the invention comprises measuring and registering the temperature variation in t 'i V' - 2 - the time in the concrete wirelessly, calculating the instantaneous maturity of the concrete and calculating the instantaneous maturity of the concrete. maturity wirelessly controlling the heat input and discharge, so that the concrete has the desired maturity at the end of the period.

5 De rijpheid van het beton is gekarakteriseerd als de integraal van de exponentiele funktie van de betontemperatuur over de tijd. In deze funktie speelt een van de betonsoort afhankelijke konstante een belangrijke rol. Er is een verband aangetoond tussen de relatieve sterkte van het beton en de rijpheid, waarbij de relatieve sterkte de verhouding is 10 tussen de sterkte op een bepaald moment en de sterkte die onder norm-omstandigheden, dat wil zeggen na 28 dagen bij 20°C, wordt bereikt.5 The maturity of the concrete has been characterized as the integral of the exponential function of the concrete temperature over time. A constant dependent on the type of concrete plays an important role in this function. A relationship has been demonstrated between the relative strength of the concrete and the maturity, where the relative strength is the ratio between the strength at any one time and the strength under standard conditions, ie after 28 days at 20 ° C is achieved.

Voor een bepaald soort beton hoort, bij een bepaalde relatieve sterkte, een bepaalde rijpheid. Door nu volgens de uitvinding door temperatuurbeheersing de rijpheid te regelen, kan worden verzekerd 15 dat het beton, na een bepaalde periode een bepaalde rijpheid heeft bereikt en dus een bepaalde relatieve sterkte.For a certain type of concrete, a certain relative strength requires a certain maturity. By now according to the invention controlling the ripeness by temperature control, it can be ensured that the concrete has reached a certain ripeness after a certain period and thus a certain relative strength.

Hoewel hierboven wordt gesproken van een versnelling van de beton-verharding door temperatuurverlaging is de uitvinding eveneens toepasbaar voor een vertraging van de verharding door temperatuurverlaging.Although reference is made above to an acceleration of the concrete pavement by temperature reduction, the invention is also applicable for a delay of the pavement by temperature reduction.

20 Bij voorkeur wordt bij de werkwijze volgens de uitvinding de betontemperatuur op een aantal plaatsen draadloos gemeten en wordt de warmtetoe en -afvoer geregeld op basis van een met de draadloos gemeten temperaturen bepaalde extreme momentane rijpheid.Preferably, in the method according to the invention, the concrete temperature is measured wirelessly at a number of places and the heat supply and discharge are controlled on the basis of an extreme instantaneous maturity determined with the temperatures measured wirelessly.

Bij versnelde uitharding zal deze extreme rijpheid de laagst bepaal-25 de rijpheid zijn en bij vertraagde verharding zal deze extreme rijpheid de hoogst bepaalde rijpheid zijn. Op deze wijze wordt verzekerd, dat elk deel van het beton na een zekere periode aan de gewenste eigenschappen voldoet.With accelerated curing this extreme ripeness will be the least determined ripeness and with delayed curing this extreme ripeness will be the highest determined ripeness. In this way it is ensured that each part of the concrete meets the desired properties after a certain period of time.

Een eenvoudige doch betrouwbare werking wordt verkregen wanneer 30 volgens de uitvinding de regeling een aan/uit regeling is, welke rekening houdt met het ingevoerde verwachte temperatuurverloop, na het uitschakelen van de warmtetoe en -afvoer. De toename van de rijpheid na het uitschakelen van de warmtetoe en -afvoer wordt hierbij geschat. Wanneer het werkelijke temperatuurverloop afwijkt van het verwachte temperatuur-35 verloop, kan ingegrepen worden door het weer draadloos inschakelen van de warmtetoe en -afvoer.A simple yet reliable operation is obtained when, according to the invention, the control is an on / off control, which takes into account the entered expected temperature trend, after the heat supply and discharge have been switched off. The increase in ripeness after switching off the heat supply and extraction is estimated. If the actual temperature drift deviates from the expected temperature drift, you can intervene by wirelessly switching on the heat supply and discharge.

De uitvinding heeft tevens betrekking op, en verschaft een inrichting voor, het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. Deze in- l, 1 '· Γ; £ $ 9 ι i - 3 - «richting omvat tenminste één in het beton op te nemen temperatuuropnemer met zender. Deze zender zendt een temperatuursafhankelijk signaal naar een op een bepaalde plaats, bijvoorbeeld in een bouwkeet opgestelde, bij het systeem behorende ontvanger, welke verbonden is met een gegevensin-5 voerorgaan en met een met de temperatuurmeetinrichting verbonden bestu-ringsinrichting voor het bepalen van de momentane rijpheid van het beton en het vergelijken hiervan met een gegeven rijpheid en voor het besturen van de warmtetoe en -afvoer inrichting. De gegevens van het beton, in het bijzonder de relatie tussen de rijpheid en de relatieve sterkte, wor-10 den met het gegevensinvoerorgaan in de besturingsinrichting gebracht.The invention also relates to and provides an apparatus for carrying out the method according to the invention. This in- l, 1 '· Γ; The $ 9 direction comprises at least one temperature sensor with transmitter to be incorporated in the concrete. This transmitter sends a temperature-dependent signal to a receiver associated with the system, which is arranged in a construction site, and which is connected to a data input device and to a control device connected to the temperature measuring device for determining the instantaneous maturity of the concrete and comparing it with a given maturity and for controlling the heat supply and discharge device. The data of the concrete, in particular the relationship between the ripeness and the relative strength, is brought into the controller with the data input.

De uitvinding betreft en verschaft verder een inrichting voor het tonen van de momentane rijpheid van beton, omvattende tenminste één tem-peratuurvoeler met zender, een met de ontvanger/temperatuurmeetinrich-ting verbonden, de momentane rijpheid bepalend, van een gegevensinvoer-15 orgaan en een bepaalde momentane rijpheid tonend, vertoonorgaan voorzien van rekentuig. De werkwijze volgens de uitvinding kan hiermee worden uit-gevoerd, door naar gelang van de op een bepaald tijdstip uitgelezen rijpheid een verwarmingsinrichting of dergelijke met de hand bij te regelen. 0 Ook kan met deze inrichting, bij natuurlijke verharding, het proces worden 20 gevolgd.The invention further relates to and provides an apparatus for showing the instantaneous maturity of concrete, comprising at least one temperature sensor with transmitter, a current maturity, connected to the receiver / temperature measuring device, of a data input device and a showing certain instantaneous maturity, display provided with computer. The method according to the invention can hereby be carried out by manually adjusting a heating device or the like, depending on the maturity read at a specific time. The process can also be followed, with natural hardening, with this device.

De inrichting omvat bij voorkeur ook een, de momentane sterkte tonend vertoonorgaan.Preferably, the device also includes a display showing the instantaneous strength.

De uitvinding voorkomt negatieve verschijnselen van bestaande systemen, zoals: 25 - geen temperatuurvoelers met, over het terrein liggende, kabel verbin dingen van vele tientallen meters en dus geen beschadiging hiervan - geen plaatsing van de zeer gevoelige apparatuur op bouwterreinen met hoog risico voor beschadiging en ontvreemding - geen rekenapparatuur opgesteld op koude, vochtige, aan weersinvloeden 30 onderhevige plaatsen - geen gebondenheid aan maximale kalbellengten.The invention prevents negative phenomena of existing systems, such as: - no temperature sensors with cable connections over the site of tens of meters and therefore no damage thereof - no installation of the highly sensitive equipment on construction sites with a high risk of damage and theft - no calculators set up in cold, humid, weather-affected places - no commitment to maximum lengths.

De uitvinding wordt in de volgende beschrijving aan de hand van de figuren nader uiteengezet.The invention will be explained in more detail in the following description with reference to the figures.

3535

Figuur 1 toont schematisch in perspectivisch aanzicht met weggenomen delen een inrichting volgens de uitvinding in de gebruiks-toestandFigure 1 shows diagrammatically in perspective view with parts removed a device according to the invention in the use condition

Figuur 2 toont een doorsnede volgens de pijl II-II in figuur 1 Γ · · ~ %/ \ ; .. _ -4- *Figure 2 shows a section according to the arrow II-II in figure 1 Γ · · ~% / \; .. _ -4- *

Figuur 3 toont een doorsnede volgens de pijl III-III in figuur 1 Figuur 4 toont een blokschema van de inrichting van figuur 1Figure 3 shows a section according to the arrow III-III in figure 1 Figure 4 shows a block diagram of the device of figure 1

In een gebouw (1) worden met een gietbouwmethode opstaande wanden en een daarop liggende verdiepingsvloer gevormd. De opstaande wan-5 den en de vloer worden gevormd van beton (5) dat tussen zijbekistingen (2) en een tunnel bekisting (3) wordt gestort. Het stellen van de bekistingen en het aanbrengen van de, niet getoonde, wapening en het storten van het beton geschiedt in één werkdag. Binnen de tunnelbekis-ting (3) wordt een verwarming opgesteld, die in de periode van het 10 einde van de werkdag tot aan de aanvang van de volgende werkdag het gestorte beton (5) verwarmt, zodat dit versneld uithard. Door dezijbe-kistingen (2) zijn temperatuuropnemers met zender (6) in het beton gestoken die de temperatuur van het gestorte beton (5) opnemen.In a building (1), upright walls and an upper storey floor are formed using a casting construction method. The upright walls and the floor are formed of concrete (5) which is poured between side formwork (2) and a tunnel formwork (3). The formwork and the installation of the reinforcement (not shown) and the pouring of the concrete take place in one working day. Within the tunnel casing (3), a heater is installed, which heats the poured concrete (5) in the period from the end of the working day to the start of the next working day, so that it hardens quickly. Temperature sensors with transmitter (6) are inserted into the concrete through the side casings (2), which record the temperature of the poured concrete (5).

In het boven-oppervlak van het gestorte beton (5) zijn eveneens tempe- 15. ratuuropnemers met zender (7) aangebracht. De aangebrachte temperatuuropnemers met zender (6 en 7) geven draadloos een temperatuursafhankelijk signaal door aan de ontvanger (15). De ontvanger (15) geeft temperatuursafhankelijke signalen door aan de besturingsinrichting (16). Op de besturingsinrichting (16) is eveneens aangesloten een ge-20 gevensinvoerorgaan (17), een vertoonorgaan (14) en een zender (9). De besturingsinrichting (16) kan bijvoorbeeld een micro-processor bevatten die zodanig geprogrammeerd is, dat deze met de gegevens van de ontvanger (15) en met het gegevensinvoerorgaan (17) de verwarmingsregeling met ontvanger (19) bedient. Met het gegevensinvoerorgaan (17) kan in 25 dat geval de relatie tussen de rijpheid en de relatieve sterkte van het toegepaste beton worden ingevoerd.Temperature sensors with transmitter (7) are also arranged in the top surface of the poured concrete (5). The fitted temperature sensors with transmitter (6 and 7) wirelessly transmit a temperature-dependent signal to the receiver (15). The receiver (15) transmits temperature-dependent signals to the control device (16). A data input (17), a display (14) and a transmitter (9) are also connected to the control device (16). For example, the controller (16) may include a microprocessor programmed to operate the heating controller with receiver (19) with the data from the receiver (15) and with the data input (17). In that case, the relationship between the maturity and the relative strength of the concrete used can be entered with the data input member (17).

Een andere mogelijkheid is dat alleen gegevens over de samenstelling van het beton ingevoerd behoeven te worden, waarbij de besturingsinrichting (16) de daarbij behorende relatie tussen rijpheid en relatie-30 ve sterkte berekent en hiermee de verwarmingsregeling met ontvanger (19) stuurt. De verwarmingsregeling met ontvanger (19) schakelt via een leiding (22) de branderpomp (20), terwijl een controleopnemer (8) aan de verwarmingsbesturing is gekoppeld.Another possibility is that only data about the composition of the concrete need to be entered, whereby the control device (16) calculates the associated relationship between maturity and relative strength and thereby controls the heating control with receiver (19). The heating control with receiver (19) switches the burner pump (20) via a line (22), while a control sensor (8) is coupled to the heating control.

Het instelorgaan (18) kan verbonden zijn met een temperatuuropne-35 mer,die de temperatuur, in de ruimte waarin de verwarming (10) is opgesteld, bepaald. Hierdoor kan worden voorkomen dat deze ruimtetempe- P * λ f: r.The adjuster (18) may be connected to a temperature sensor which determines the temperature in the room in which the heater (10) is located. This can prevent this room temperature P * λ f: r.

i f ..· v ; / f - 5 - ratuur en dus de temperatuur van het tegen de bekisting aanliggende betonoppervlak te hoog wordt.i f .. · v; / f - 5 - temperature and thus the temperature of the concrete surface abutting the formwork becomes too high.

De besturingsinrichting (16) kan zodanig geprogrammeerd worden, dat deze na een zekere beginperiode, waarin het beton opstijft, de verwarming inschakelt. Nadat het beton de ingestelde temperatuur heeft bereikt, wordt de warmtetoevoer zodanig geregeld, dat deze temperatuur aangehouden wordt. De verwarmingsinrichting wordt vervolgens uitgeschakeld wanneer een bepaalde riipheid is bereikt. Deze bepaalde rijpheid komt overeen met de gewenste rijpheid aan het eind van de totale 10 periode, minus toename in rijpheid die te verwachten is na het uitschakelen van de warmtetoevoer, tot aan het einde van de periode. Deze toename wordt door de besturingseenheid berekend aan de hand van gegevens die ingevoerd zijn en de verwachte temperatuurdaling betreffen na het uitschakelen van de warmtetoevoer. Tijdens de afkoelperiode 15 blijft de besturingsinrichting het werkelijke temperatuurverloop toetsen aan het verwachte temperatuurverloop. Wanneer blijkt dat de temperatuur te sterk afneemt, door welke oorzaak dan ook, zal de besturingsinrichting (16) de verwarming opnieuw inschakelen, waarna het hierboven beschreven regelproces wordt herhaald.The control device (16) can be programmed in such a way that it switches on the heating after a certain initial period in which the concrete rises. After the concrete has reached the set temperature, the heat supply is regulated in such a way that this temperature is maintained. The heater is then turned off when a certain ripeness is reached. This particular ripeness corresponds to the desired ripeness at the end of the total period, minus an increase in ripeness expected after the heat supply is turned off, until the end of the period. This increase is calculated by the control unit on the basis of data entered and related to the expected temperature drop after the heat supply has been switched off. During the cooling-down period 15, the control device continues to test the actual temperature development against the expected temperature development. If the temperature is found to decrease too much for any reason, the controller (16) will turn the heater on again and repeat the above-described control process.

20 Zoals reeds eerder werd opgemerkt is de werkwijze van de inrich ting volgens de uitvinding ook toepasbaar bij vertraagde verharding, welke gewenst kan zijn ter verkrijging van bepaalde materiaaleigenschappen. Een vertraagde verharding wordt bereikt door de betontemperatuur laag te houden ten gevolge van warmte-afvoer. Met de werkwijze en de 25 inrichting volgens de uitvinding wordt het stookproces of de warmteafvoer geoptimaliseerd en daardoor wordt het energiegebruik verlaagd.As has already been noted, the method of the device according to the invention can also be applied in the case of delayed hardening, which may be desirable to obtain certain material properties. Delayed hardening is achieved by keeping the concrete temperature low as a result of heat dissipation. With the method and the device according to the invention the firing process or the heat dissipation is optimized and the energy consumption is thereby reduced.

De draadloze temperatuurmeting en regeling werd hierboven beschreven aan de hand van de toepassing in de betongietbouw. Behalve deze toepassing zijn vele andere toepassingen denkbaar, zoals bij indus-30 triële vervaardiging van betonelementen, geprefabriceerde gebouwdelen en dergelijke. Overal waar het gewenst is temperaturen te meten, te regelen en te registreren is de werkwijze toepasbaar.The wireless temperature measurement and control was described above on the basis of the application in concrete casting. In addition to this application, many other applications are conceivable, such as in the industrial manufacture of concrete elements, prefabricated building parts and the like. The method can be used wherever it is desired to measure, regulate and register temperatures.

Claims

Method according to claim 1, characterized by wirelessly measuring the concrete temperature at one or more locations and by wirelessly controlling the heat supply and discharge on the basis of an extreme instantaneous ripeness determined with the temperatures measured wirelessly.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the control is an on / off control and takes into account the entered expected temperature trend after the heat supply and discharge have been switched off.

Device for carrying out the method according to one of the preceding claims, comprising at least one temperature sensor with transmitter to be incorporated in the concrete, which wirelessly transmits a temperature-dependent signal to a receiver / measuring device and with a data input device and with the receiver / measuring device connected control unit, for determining the instantaneous maturity of the concrete and comparing it with a given maturity and for wirelessly controlling the heat supply and extractor on the basis of the comparison.

5. Apparatus for showing the instantaneous maturity of concrete, characterized by a receiver / temperature measuring device which can be connected wirelessly to at least one temperature sensor with transmitter, a device connected to the receiver / temperature measuring device, determining the instantaneous maturity, of a data input device and a determined instantaneous maturity showing display device provided with calculator.

Device as claimed in claim 5, characterized by a display means showing the current strength. i ':' ft ft * ·. H /