WO2019129521A2 - Verfahren zur überprüfung der konsistenz eines gelieferten betons bzw. einer gelieferten charge eines betons - Google Patents
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- WO2019129521A2 WO2019129521A2 PCT/EP2018/085192 EP2018085192W WO2019129521A2 WO 2019129521 A2 WO2019129521 A2 WO 2019129521A2 EP 2018085192 W EP2018085192 W EP 2018085192W WO 2019129521 A2 WO2019129521 A2 WO 2019129521A2
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Classifications
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- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/383—Concrete or cement
Definitions
- the invention relates to a method for checking the consistency of a delivered concrete or a delivered batch of a concrete with respect to an ordered concrete having a consistency of defined recipe. Furthermore, the invention relates to a device for carrying out the method and a casing, which is used in connection with the method and / or the device.
- the temperature of the concrete As a control parameter.
- the corresponding method is called maturity method.
- the temperature is an uncertain control parameter, as it is influenced and disturbed by other variables.
- the other influencing factors are in particular the type of cement, added additives in the concrete, the place of the measuring point, the
- Moisture level of the medium here this concrete, a more or less strong damping. This attenuation can be determined very accurately by means of the TDR measuring method.
- Products / media via a TDR method ie the duration of high-frequency measurement signals
- a rectangular signal is applied to a measuring line by means of a measuring signal generator.
- the pulse duration of the signal here is twice as long as the running time of the signal on the test lead.
- the signal is reflected on the test lead or at the end of the test lead. Therefore, the summation signal is formed at the input of the measuring line or at the output of the measuring signal generator by the superimposition of the amplitudes of the measuring signal fed to the measuring line and the measuring signal reflected at or at the end of the measuring line.
- the measuring line is in this case preferably designed as a probe.
- the pulse triggered by the signal processing unit via a cable to the first measuring line, from the end of the first measuring line to the beginning of the second measuring line, is reflected at the end of the second measuring line and runs back to the signal processing unit.
- the duration of the pulse is calculated as a humidity value and over standard analog signals, e.g. based on the 0-20mA or 4-20mA standard.
- moisture can also be transmitted via a digital signal
- Interface such as a RS 485, are issued.
- An advantage of the TDR measurement method in the measurement of the moisture content in concrete is that it does not take a punctual measurement, but that a defined and relatively large volume of the concrete is included in the measurement. Concrete is an inhomogeneous mixture. As a result of the volume-related measurement, however, a faulty contact closure due to sand or gravel in the concrete may occur.
- the high-frequency measuring signals running along the measuring probe are more or less attenuated.
- Signal attenuation gives a direct and reliable indication of the proportion of cement bound Water possible, so that the degree of hydration can be derived directly from the concrete.
- the provision of information takes place on site, so to speak, inline.
- the processing of the concrete adapted to the respective application is of crucial importance for the compressive strength of the hardened concrete. If the wrong concrete or a batch of false concrete is delivered and processed on a construction site, this is hardly noticeable to the builder and / or site manager during the construction phase. Only with commissioning of the building then shows on the basis of cracks and other damage that the concrete did not have the correct consistency. Was e.g. created an intermediate ceiling of a building to accommodate heavy industrial equipment, but it has not sufficient compressive strength due to the incorrect consistency of the processed concrete, so the desired use can not be made.
- the object of the invention is to propose a method and a device suitable for carrying out the method, which ensures that an ordered concrete having a defined consistency is used on a construction site.
- the object is achieved by a method for checking the consistency of a delivered concrete or a delivered batch of a concrete with respect to an ordered concrete, which has a consistency of defined recipe.
- a TDR probe is used, with the probe positioned to be in direct or indirect contact with the concrete, and conductivity over the life of high-frequency measurement signals passing along a conductive probe element of the TDR probe or the moisture content of the supplied concrete or the delivered batch of concrete.
- the method comprises the following method steps:
- a warning signal that the supplied concrete or the batch of delivered concrete has a different consistency from the ordered concrete is generated if the time course of the recorded actual measured values of the supplied concrete or the batch of delivered concrete is outside a specified tolerance to the time course of the known nominal readings of the ordered concrete is.
- Consistency has a unique hydration curve. This depends only on the consistency of the concrete, but not on the ambient conditions - in particular the temperature and / or pressure - that prevail at the measuring location.
- An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the time profile of the stored target measured values of different orderable concrete, wherein each of the ordered concrete types has a different consistency with a respectively defined recipe, is determined by means of a TDR measuring probe.
- the hydration curve of each orderable concrete which are known to all have a different consistency determined.
- the following method step is regarded as particularly advantageous: Based on the time profile of the recorded actual measured values or on the basis of the hydration curve of the delivered concrete, a prediction is generated as to when the concrete or the charge of the concrete reaches a predetermined degree of hydration and / or a required compressive strength has and / or when the shuttering can be removed. Usually, a concrete has reached the required compressive strength when the degree of hydration is greater than 70%.
- the recorded actual measured values or the hydration curves of concrete with the same or different consistency are transmitted from one or more construction sites to at least one central server.
- the server are also the corresponding nominal hydration curves of the ordered concrete types.
- this server is part of a server platform in the cloud.
- Proposed method that stored on the at least one central server IST measured values or the hydration curves of concrete or batches of concrete of equal or different consistency of one or more construction sites be provided over the Internet from the at least one central server. The same applies to the nominal hydration curves. Thus, the information of any authorized person in any location is directly accessible.
- the object is achieved by a TDR measuring probe with a conductive probe element and
- a signal processing unit which has a signal generation unit, a transmitting and / or receiving unit and an evaluation unit,
- the signal generation unit generates high-frequency measurement signals
- the transmitting and / or receiving unit couples the high-frequency measuring signals to the conductive probe element or decouples from the conductive probe element, and wherein the evaluation unit based on the attenuation of the reflected from the conductive probe element high-frequency measurement signals due to
- the evaluation unit is designed such that it determines and provides the degree of hydration of the concrete on the basis of the measured values.
- An advantageous embodiment of the device according to the invention provides that a concrete facing the end portion of the conductive probe element is designed so that it is detachable on or in the formwork can be arranged. Alternatively or additionally, it is suggested that the conductive probe element is in direct or indirect contact with the concrete.
- an adapter is provided, via which the TDR measuring probe or the conductive probe element of the TDR measuring probe can be attached to or in the casing.
- An adapter that can be used in the device according to the invention has already become known from the prior art.
- the object is achieved by a casing, which is advantageously used in connection with the method or the device according to the invention.
- the shuttering is associated with a unique identifier.
- the unique identifier may be a code or an internet address.
- the shuttering is associated with a memory element, in each of which provided with time stamp information about the geographical position and / or the respective uses or applications of the shuttering are stored.
- the casing carries all information about their previous life with it.
- the memory element may be e.g. to trade an RF-ID tag.
- the shuttering is assigned at least one communication unit, via which the service personnel can retrieve the information stored in the memory element. It is also envisaged that the service personnel can store data in the memory element.
- Fig. 1 Hydration curves of three types of concrete, each of different
- Consistency however, have a defined recipe
- Fig. 2 a schematic representation of a device which is suitable for carrying out the method according to the invention.
- Fig. 1 shows an example of the hydration curves of three types of concrete, each of different consistency - but have a defined recipe.
- Essential components of the concrete are the aggregate, which is usually composed of gravel and / or sand, the cement as a binder and water, which ensures that the binder chemically reacts and hardens, so that a solid, dispersed building material mixture is formed.
- Concrete can also concrete additives and
- Curve 1 shows the hydration curve of a fast setting concrete
- curve 3 shows the hydration curve of a slowly setting concrete
- Curve 2 represents the hydration curve of a medium-setting concrete.
- the hydration curves 1, 2, 3 show that the concrete types take different lengths of time until they reach the necessary final strength. At the desired final strength, the degree of hydration is about 70%. If the final strength is reached, any existing formwork can be removed. The concrete is sufficiently hardened and further construction work on the concrete can be started.
- the hydration curves have - despite the different time course - a characteristic appearance.
- the phase of solidification begins. This shows up in a more or less sharp bend of the curves. Another more or less severe kink occurs at the end of the phase of solidification and the beginning of the phase of hardening. Then the curves approach asymptotically to the measuring range in which the final strength is achieved. If the actual values of the moisture content of the concrete are available, then it is already possible to make a statement at a relatively early point in time when the concrete has reached the required final strength. Since there is usually a great deal of time pressure on construction sites, knowledge of the current actual hydration curves makes it possible to reliably schedule the subsequent construction stages.
- Fig. 2 shows a schematic representation of a device which is suitable for carrying out the method according to the invention.
- a TDR measuring probe 1 with a conductive probe element 4 and 4 is used
- a signal processing unit which comprises a signal generation unit 6, a transmitting and / or receiving unit 5, 6 and an evaluation unit 7.
- Signal generation unit 6 generates high-frequency measurement signals. These high-frequency measurement signals are coupled by the transmitting and / or receiving unit 5 to the conductive probe element 4 or decoupled from the conductive probe element 4.
- the evaluation unit 7 determines on the basis of the attenuation of the reflected at the free end of the conductive probe element 4 high-frequency measurement signals - the attenuation is a consequence of the interaction of the high-frequency measurement signals with the water in the concrete 1 - the time course of the conductivity of the concrete 1 during at least a partial area the curing process.
- Curing processes take at least 18 hours in the hydration curves shown in FIG. 1 (curve 1).
- the evaluation unit 7 determines the time profile of the degree of hydration of the concrete 1.
- the end region of the conductive probe element 4 facing the concrete 1 or the casing 2 is designed such that it can be arranged detachably on or in the casing.
- the conductive probe element 4 facing the concrete 1 or the casing 2 is designed such that it can be arranged detachably on or in the casing.
- the conductive probe element 4 facing the concrete 1 or the casing 2 is designed such that it can be arranged detachably on or in the casing.
- the conductive probe element 4 facing the concrete 1 or the casing 2 is designed such that it can be arranged detachably on or in the casing.
- the conductive probe element 4 facing the concrete 1 or the casing 2 is designed such that it can be arranged detachably on or in the casing.
- the conductive probe element 4 facing the concrete 1 or the casing 2 is designed such that it can be arranged detachably on or in the casing.
- the conductive probe element 4 facing the concrete 1 or the casing 2 is designed such that it can be arranged detachably
- Probe element 4 comes into direct contact with the concrete 1.
- the TDR measuring probe 3 is preferably attached to the casing 2 by means of an adapter. This adapter is not shown separately in FIG.
- the inventive method is used to check the consistency of a supplied concrete 1 or a delivered batch of a concrete 1 with respect to an ordered concrete 1, which should have a consistency of defined recipe.
- the method comprises the following method steps: the concrete 1 or the charge of the concrete 1 is filled into the casing 2.
- the actual measured values of the TDR measuring probe 1 are recorded over a predetermined time range.
- the recorded actual measured values are compared with the corresponding stored nominal measured values of the ordered concrete 1.
- a warning signal that the supplied concrete 1 or the batch of the delivered concrete 1 has a different consistency from the ordered concrete 1 is generated when the time course of the recorded actual measured values of the delivered concrete 1 or the batch of the supplied concrete. 1 is outside a predetermined tolerance to the time course of the known target measured values of the ordered concrete 1.
- This warning signal is transmitted to an operator on the smartphone 9, for example.
- an authorized operator also has access to the actual measured values of the TDR measuring probe 3 and the target measured values.
- Warning signal and the corresponding measured values to a server 8 or a server platform in the cloud.
- the casing 2 is a unique identifier and possibly one
- the identification can take place via an RF-ID tag 10.
- the intelligent shuttering 2 collects the position-dependent and / or time-dependent actual measured values and possibly the warning signals. If necessary, the collected data can be retrieved. Detects a TDR probe 3 a
- Deviation between the supplied and the ordered concrete type either the clearly identifiable TDR measuring probe 3 or the casing 2 can very quickly locate the place where the wrong concrete 1 was processed. Countermeasures can be taken early and promptly.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Konsistenz eines gelieferten Betons (1) bzw. einer gelieferten Charge eines Betons (1) in Bezug auf einen bestellten Beton (1), der eine Konsistenz definierter Rezeptur aufweist, mittels einer TDR-Messsonde 3, wobei die TDR-Messsonde (3) so angebracht ist, dass sie in direktem mit oder in indirektem Kontakt zu dem Beton (1) steht und über die Laufzeit von hochfrequenten Messsignalen, die entlang eines leitfähigen Sondenelements (4) der TDR-Messsonde (3) geführt werden, die Leitfähigkeit bzw. die Feuchte des gelieferten Betons (1) bzw. der gelieferten Charge des Betons (1) ermittelt, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: -der Beton (1) bzw. die Charge des Betons (1) wird eingefüllt bzw. in eine Verschalung (2) eingefüllt, -IST-Messwerte der TDR-Messsonde werden über einen vorgegebenen Zeitbereich erfasst, -die erfassten IST-Messwerte werden mit den entsprechenden abgespeicherten SOLL-Messwerten des bestellten Betons (1) verglichen, -ein Warnsignal, dass der gelieferte Beton (1) bzw. die Charge des gelieferten Betons (1) eine von dem bestellten Beton (1) abweichende Konsistenz aufweist, wird generiert, wenn der zeitliche Verlauf der aufgezeichneten IST-Messwerte des gelieferten Betons bzw. der Charge des gelieferten Betons (1) außerhalb einer vorgegebenen Toleranz zum zeitlichen Verlauf der bekannten SOLL-Messwerte des bestellten Betons (1) liegt.
Description
Verfahren zur Überprüfung der Konsistenz eines gelieferten Betons bzw. einer gelieferten Charge eines Betons
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Konsistenz eines gelieferten Betons bzw. einer gelieferten Charge eines Betons in Bezug auf einen bestellten Beton, der eine Konsistenz definierter Rezeptur aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und eine Verschalung, die in Verbindung mit dem Verfahren und/oder der Vorrichtung zum Einsatz kommt.
Unter Konsistenz wird in der Beton- und Bautechnik das Maß für die von der Rezeptur abhängige Steifheit und Verarbeitbarkeit des Frischbetons - des noch nicht
ausgehärteten Betons - bezeichnet. Zur Sicherstellung der Dauerhaftigkeit von
Betonbauteilen sind in DIN EN 206-1/DIN 1045-2 die Einwirkungen der
Umgebungsbedingungen in Expositionsklassen für Bewehrungs- und/oder
Betonkorrosion sowie Feuchtigkeitsklassen für Betonkorrosion eingeteilt.
Auf Baustellen sind Schnelligkeit und Wirtschaftlichkeit wichtige Erfolgsfaktoren.
Insbesondere spielt die Kontrolle der Druckfestigkeits-entwicklung von Beton eine wichtige Rolle, da aus dieser Kenntnis die Druckstabilität der Verschalung,
Nachbehandlungszeiten, Ausschalfristen, die Frostbeständigkeit sowie der Zeitpunkt des Vorspannens abgeleitet werden können. Alle diese Größen haben einen unmittelbaren Einfluss auf die Qualität des ausgehärteten Betons.
Es ist bereits bekannt geworden, die Temperatur des Betons als Kontrollparameter heranzuziehen. Das entsprechende Verfahren wird als Reifegradverfahren bezeichnet. Jedoch ist die Temperatur ein unsicherer Kontrollparameter, da er durch weitere Größen beeinflusst und gestört wird. Bei den weiteren Einflussgrößen sind insbesondere die Zementsorte, beigefügte Zusatzmittel im Beton, der Ort der Messstelle, die
Umgebungstemperatur sowie isotherme oder adiabatische Bedingungen zu nennen. Hinzu kommt, dass das Reifegradverfahren mit erheblichem Aufwand verbunden ist, u.a. sind Labormessungen erforderlich und Datenbanken müssen auf die jeweilige Beton- und/oder Zementsorte kalibriert werden. Das Servicepersonal braucht daher sowohl spezielle Fachkenntnisse in der Betontechnologie sowie in der Informatik, da
Datenbanken genutzt und gepflegt werden müssen.
Ebenso wie das Temperaturmessverfahren sind auch bekannte Ultraschallmessverfahren zur Kontrolle des korrekten Aushärtungsgrades von Beton störanfällig.
Darüber hinaus ist ein Verfahren bekannt geworden, das den Aushärtungsgrad eines Betons mittels der TDR-Messmethode bestimmt. Dieses Verfahren erlaubt es, unabhängig von den Umgebungsbedingungen und unabhängig von der Rezeptur eines
Betons die einzelnen Phasen der Druckfestigkeitsentwicklung, d.h. Ansteifen, Erstarren und Aushärten, präzise, zuverlässig und sicher zu detektieren und zu kontrollieren.
Während der sog. Hydration ändert sich der lonengehalt im Beton. Mit dem Beton wechselwirkende hochfrequente Messsignale erfahren in Abhängigkeit von dem
Feuchtegrad des Mediums, hier dies Betons, eine mehr oder weniger starke Dämpfung. Diese Dämpfung lässt sich mittels der TDR-Messmethode sehr exakt bestimmen.
Ein Verfahren ebenso wie eine Vorrichtung zur Bestimmung der Feuchte eines
Produkts/Mediums über ein TDR-Verfahren, also die Laufzeit von hochfrequenten Messsignalen, ist aus der EP 0 478 815 A1 bekannt geworden. Bei dem bekannten Verfahren wird mittels eines Messsignalgebers ein rechteckförmiges Signal auf eine Messleitung gegeben. Die Pulsdauer des Signals ist hierbei doppelt so groß gewählt wie die Laufzeit des Signals auf der Messleitung. Das Signal wird auf der Messleitung bzw. am Ende der Messleitung reflektiert. Am Eingang der Messleitung beziehungsweise am Ausgang des Messsignalgebers bildet sich daher durch die Überlagerung der Amplituden des auf die Messleitung eingespeisten Messsignals und des auf oder am Ende der Messleitung reflektierten Messsignals das Summensignal. Die Messleitung ist hierbei bevorzugt als Sonde ausgebildet. Beim TDR-Verfahren muss gewährleistet sein, dass ein elektrischer Impuls sich entlang der Messleitung/Sonde ausbreiten kann und am Ende der Messleitung/Sonde reflektiert wird. Über die Laufzeit des Impulses wird die Feuchte des Mediums ermittelt. Bei der bekannten Lösung läuft der Impuls, ausgelöst von der Signalverarbeitungseinheit über ein Kabel zur ersten Messleitung, vom Ende der ersten Messleitung zum Anfang der zweiten Messleitung, wird am Ende der zweiten Messleitung reflektiert und läuft wieder zurück zur Signalverarbeitungseinheit. Die Laufzeit des Impulses wird als Feuchtewert verrechnet und über Standard-Analogsignale, die z.B. auf dem 0-20mA- oder dem 4-20mA- Standard beruhen, ausgegeben. Parallel kann die Feuchte aber auch über eine digitale
Schnittstelle, wie z.B. eine RS 485, ausgegeben werden.
Ein Vorteil der TDR-Messmethode bei der Messung des Feuchtegehalts in Beton ist darin zu sehen, dass keine punktuelle Messung erfolgt, sondern dass ein definiertes und relativ großes Volumen des Betons in die Messung mit einbezogen wird. Beton ist ein inhomogenes Gemisch. Infolge der volumenbezogenen Messung kann sich jedoch ein gestörter Kontaktschluss durch im Beton befindlichen Sand oder Kies ggf.
unterschiedlicher Korngröße nicht störend auf die Feuchtebestimmung auswirken.
Je nach lonengehalt im Beton werden die an der Messsonde entlanglaufenden hochfrequenten Messsignale mehr oder weniger gedämpft. Anhand der Signaldämpfung wird eine direkte und verlässliche Aussage zum Anteil des im Zement gebundenen
Wassers möglich, so dass der Hydrationsgrad direkt vom Beton abgeleitet werden kann. Die Bereitstellung der Information erfolgt vor Ort, also quasi inline.
Die Verarbeitung des auf den jeweiligen Anwendungsfall angepassten Betons ist von ausschlaggebender Bedeutung für die Druckfestigkeit des ausgehärteten Betons. Wird auf einer Baustelle der falsche Beton oder eine Charge eines falschen Betons geliefert und verarbeitet, so ist dies für den Bauherrn und/oder Bauleiter in der Bauphase kaum erkennbar. Erst mit Inbetriebnahme des Gebäudes zeigt sich dann anhand von Rissen und sonstigen Schäden, dass der Beton nicht die korrekte Konsistenz hatte. War z.B. eine Zwischendecke eines Gebäudes zur Aufnahme von schwerem Industriegerät geschaffen, hat sie aber aufgrund der fehlerhaften Konsistenz des verarbeiteten Betons nicht die ausreichende Druckfestigkeit, so kann die gewünschte Nutzung nicht erfolgen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung vorzugschlagen, das/die sicherstellt, dass ein bestellter Beton mit einer definierten Konsistenz auf einer Baustelle zum Einsatz kommt.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Überprüfung der Konsistenz eines gelieferten Betons bzw. einer gelieferten Charge eines Betons in Bezug auf einen bestellten Beton, der eine Konsistenz definierter Rezeptur aufweist. Zum Einsatz kommt eine TDR-Messsonde, wobei die Messsonde so angebracht ist, dass sie in direktem mit oder in indirektem Kontakt zu dem Beton steht und über die Laufzeit von hochfrequenten Messsignalen, die entlang eines leitfähigen Sondenelements der TDR-Messsonde geführt werden, die Leitfähigkeit bzw. die Feuchte des gelieferten Betons bzw. der gelieferten Charge des Betons ermittelt. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
• der Beton bzw. die Charge des Betons wird eingefüllt, ggf in eine Verschalung eingefüllt,
• IST-Messwerte der TDR-Messsonde werden über einen vorgegebenen
Zeitbereich erfasst,
• die erfassten IST-Messwerte werden mit den entsprechenden abgespeicherten SOLL-Messwerten des bestellten Betons verglichen,
• ein Warnsignal, dass der gelieferte Beton bzw. die Charge des gelieferten Betons eine von dem bestellten Beton abweichende Konsistenz aufweist, wird generiert, wenn der zeitliche Verlauf der aufgezeichneten IST-Messwerte des gelieferten Betons bzw. der Charge des gelieferten Betons außerhalb einer vorgegebenen Toleranz zum zeitlichen Verlauf der bekannten SOLL-Messwerte des bestellten Betons liegt.
Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, dass ein Beton einer definierten
Konsistenz eine eindeutige Hydrationskurve aufweist. Diese ist nur abhängig von der Konsistenz des Betons, nicht aber von den Umgebungsbedingungen - insbesondere von der Temperatur und/oder dem Druck -, die am Messort herrschen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der zeitliche Verlauf der abgespeicherten SOLL-Messwerte unterschiedlicher bestellbarer Betons, wobei jede der bestellbaren Betonsorten eine andere Konsistenz mit einer jeweils definierten Rezeptur aufweist, mittels einer TDR-Messsonde ermittelt wird. Bevorzugt wird die Hydrationskurve eines jeden bestellbaren Betons, die ja bekanntlich alle eine unterschiedliche Konsistenz aufweisen, ermittelt. Durch die Verwendung des TDR- Messverfahrens sind die SOLL-Messwerte problemlos mit den IST-Messwerten vergleichbar, obwohl die einen üblicherweise im Labor und die anderen auf der Baustelle ermittelt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass anhand des zeitlichen Verlaufs der IST-Messwerte des gelieferten Betons bzw. der Charge des gelieferten Betons und der SOLL-Messwerte der bestellbaren Betonsorten entsprechende Hydrationskurven erstellt werden, die in charakteristischer Weise die Änderung des Feuchtegehalts bzw. des Wassergehalts des Betons während des Aushärtungsprozesses des jeweiligen Betons wiedergeben.
Als besonders vorteilhaft wird der folgende Verfahrensschritt angesehen: Anhand des zeitlichen Verlaufs der aufgezeichneten IST-Messwerte bzw. anhand der Hydrationskurve des gelieferten Betons wird eine Vorhersage generiert, wann der Beton bzw. die Charge des Betons einen vorgegebenen Hydrationsgrad und/oder eine benötigte Druckfestigkeit erreicht hat und/oder wann die Verschalung entfernt werden kann. Üblicherweise hat ein Beton die erforderliche Druckfestigkeit erreicht, wenn der Hydrationsgrad größer als 70% ist.
Darüber hinaus ist vorgesehen, dass die aufgezeichneten IST-Messwerte bzw. die Hydrationskurven von Betons mit gleicher oder unterschiedliche Konsistenz von einer oder von mehreren Baustellen an zumindest einen zentralen Server übermittelt werden. Auf dem Server befinden Sich auch die entsprechenden SOLL-Hydrationskurven der bestellbaren Betonsorten. Bevorzugt ist dieser Server Teil einer Server-Plattform in der Cloud.
Weiterhin wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens vorgeschlagen, dass die auf dem zumindest einen zentralen Server gespeicherten IST-Messwerte bzw. die Hydrationskurven von Betons bzw. Chargen von Beton gleicher oder unterschiedlicher Konsistenz von einer oder von mehreren Baustellen
über Internet von dem zumindest einen zentralen Server bereitgestellt werden. Gleiches gilt auch für die SOLL-Hydrationskurven. Somit ist die Information jeder berechtigten Person an jedem beliebigen Ort unmittelbar zugänglich. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gelöst durch eine TDR-Messsonde mit einem leitfähigen Sondenelement und
mit einer Signalverarbeitungseinheit, die eine Signalerzeugungseinheit, eine Sende- und/oder Empfangseinheit und eine Auswerteeinheit aufweist,
wobei die Signalerzeugungseinheit hochfrequente Messsignale erzeugt,
wobei die Sende- und/oder Empfangseinheit die hochfrequenten Messsignale auf das leitfähige Sondenelement einkoppelt bzw. von dem leitfähigen Sondenelement auskoppelt, und wobei die Auswerteeinheit anhand der Dämpfung der von dem leitfähigen Sondenelement reflektierten hochfrequenten Messsignale infolge der
Wechselwirkung mit dem in dem Beton befindlichen Wasser den zeitlichen Verlauf der Leitfähigkeit des Betons während zumindest eines Teilbereichs des
Aushärtungsprozesses ermittelt.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit so ausgestaltet ist, dass sie anhand der Messwerte den Hydrationsgrad des Betons ermittelt und bereitstellt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass ein dem Beton zugewandter Endbereich des leitfähigen Sondenelements so ausgestaltet ist, dass er lösbar an oder in der der Verschalung anordenbar ist. Alternativ oder additiv wird angeregt, dass das leitfähige Sondenelement in direktem oder in indirektem Kontakt mit dem Beton steht.
Darüber hinaus ist ein Adapter vorgesehen, über den die TDR-Messsonde bzw. das leitfähige Sondenelement der TDR-Messsonde an oder in der Verschalung befestigbar ist. Ein Adapter, der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung genutzt werden kann, ist bereits aus dem Stand der Technik bekannt geworden.
Darüber hinaus wird die Aufgabe durch eine Verschalung gelöst, die in vorteilhafter Weise in Verbindung mit dem Verfahren oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einsatz kommt. Insbesondere ist der Verschalung eine eindeutige Kennzeichnung zugeordnet ist. Die eindeutige Kennzeichnung kann ein Code oder auch eine Internetadresse sein.
Weiterhin ist der Verschalung ein Speicherelement zugeordnet, in dem jeweils mit Zeitstempel versehene Informationen über die geographische Position und/oder die jeweiligen Verwendungen bzw. Anwendungen der Verschalung gespeichert sind. Somit trägt die Verschalung alle Information über ihre bisherige Standzeit mit sich. Diese
Information ist dem berechtigten Servicepersonal jederzeit, z.B. über ein Handbedientool, insbesondere Standard Smartphone, zugänglich. Beispielsweise kann eine
entsprechende Bedienapp über das Internet auf das Smartphone heruntergeladen werden. Bei dem Speicherelement kann es sich z.B. um einen RF-ID Tag handeln.
Ganz generell gesagt, ist der Verschalung zumindest eine Kommunikationseinheit zugeordnet, über die das Servicepersonal die in dem Speicherelement gespeicherten Informationen abrufen kann. Vorgesehen ist auch, dass das Servicepersonal Daten in dem Speicherelement speichern kann.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : Hydrationskurven von drei Betonsorten, die jeweils von unterschiedlicher
Konsistenz sind aber eine definierte Rezeptur aufweisen, und
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
Fig. 1 zeigt beispielhaft die Hydrationskurven von drei Betonsorten, die jeweils von unterschiedlicher Konsistenz sind - aber eine definierte Rezeptur haben. Wesentliche Bestandteile des Betons sind die Gesteinskörnung, die sich üblicherweise aus Kies und/oder Sand zusammensetzt, der Zement als Bindemittel und Wasser, das dafür sorgt, dass das Bindemittel chemisch reagiert und dabei erhärtet, so dass ein festes, disperses Baustoffgemisch entsteht. Beton kann außerdem Betonzusatzstoffe und
Betonzusatzmittel enthalten, die seine Eigenschaften gezielt beeinflussen.
Kurve 1 zeigt die Hydrationskurve von einem schnell abbindenden Beton, während Kurve 3 die Hydrationskurve eines langsam abbindenden Betons zeigt. Die Kurve 2 stellt die Hydrationskurve eines mittelschnell abbindenden Betons dar. Die Hydrationskurven 1 , 2, 3 zeigen, dass die Betonsorten unterschiedlich lange Zeiten benötigen, bis sie die notwendige Endfestigkeit erreicht haben. Bei der gewünschten Endfestigkeit liegt der Hydrationsgrad bei ca. 70%. Ist die Endfestigkeit erreicht, kann eine ev. vorhandene Verschalung entfernt werden. Der Beton ist ausreichend ausgehärtet, und weitere Baumaßnahmen auf dem Beton können gestartet werden.
Die Hydrationskurven haben - trotz des unterschiedlichen zeitlichen Verlaufs - ein charakteristisches Aussehen. Nach der Phase des Ansteifens beginnt die Phase des Erstarrens. Diese zeigt sich in einem mehr oder weniger scharfen Abknicken der Kurven.
Ein weiterer mehr oder weniger starker Knick tritt am Ende der Phase des Erstarrens und dem Anfang der Phase des Erhärtens auf. Anschließend nähern sich die Kurven asymptotisch dem Messbereichan, in dem die Endfestigkeit erreicht wird. Liegen die IST- Werte der Feuchte des Betons vor, so kann bereits zu einem relativ frühen Zeitpunkt eine Aussage darüber getroffen werden, wann der Beton die erforderliche Endfestigkeit erreicht hat. Da auf Baustellen üblicherweise ein großer Zeitdruck herrscht, wird es über die Kenntnis der aktuellen IST-Hydrationskurven möglich, die nachfolgenden Bauschritte zuverlässig zu terminieren.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Zum Einsatz kommt eine TDR-Messsonde 1 mit einem leitfähigen Sondenelement 4 und
mit einer Signalverarbeitungseinheit, die eine Signalerzeugungseinheit 6, eine Sende- und/oder Empfangseinheit 5, 6 und eine Auswerteeinheit 7 umfasst. Die
Signalerzeugungseinheit 6 erzeugt hochfrequente Messsignale. Diese hochfrequenten Messsignale werden von der Sende- und/oder Empfangseinheit 5 auf das leitfähige Sondenelement 4 einkoppelt bzw. von dem leitfähigen Sondenelement 4 auskoppelt. Die Auswerteeinheit 7 ermittelt anhand der Dämpfung der am freien Ende des leitfähigen Sondenelements 4 reflektierten hochfrequenten Messsignale - die Dämpfung ist eine Folge der Wechselwirkung der hochfrequenten Messsignale mit dem in dem Beton 1 befindlichen Wasser - den zeitlichen Verlauf der Leitfähigkeit des Betons 1 während zumindest eines Teilbereichs des Aushärtungsprozesses. Entsprechende
Aushärtungsprozesse dauern bei den in Fig. 1 dargestellten Hydrationskurven mindestens 18 Stunden (Kurve 1 ).
Anhand der Messwerte der TDR-Messsonde 3 ermittelt die Auswerteeinheit 7 den zeitlichen Verlauf des Hydrationsgrads des Betons 1.
Der dem Beton 1 bzw. der Verschalung 2 zugewandter Endbereich des leitfähigen Sondenelements 4 ist so ausgestaltet ist, dass er lösbar an oder in der der Verschalung anordenbar ist. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass das leitfähige
Sondenelement 4 mit dem Beton 1 direkt in Kontakt kommt. Bevorzugt ist die TDR- Messsonde 3 mittels eines Adapters an der Verschalung 2 angebracht. Dieser Adapter ist in Fig. 2 nicht gesondert dargestellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Überprüfung der Konsistenz eines gelieferten Betons 1 bzw. einer gelieferten Charge eines Betons 1 in Bezug auf einen bestellten Beton 1 , der eine Konsistenz definierter Rezeptur aufweisen soll. Das Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf:
der Beton 1 bzw. die Charge des Betons 1 wird in die Verschalung 2 eingefüllt.
Anschließend werden über einen vorgegebenen Zeitbereich die IST-Messwerte der TDR- Messsonde 1 erfasst. Die erfassten IST-Messwerte werden mit den entsprechenden abgespeicherten SOLL-Messwerten des bestellten Betons 1 verglichen. Ein Warnsignal, dass der gelieferte Beton 1 bzw. die Charge des gelieferten Betons 1 eine von dem bestellten Beton 1 abweichende Konsistenz aufweist, wird generiert, wenn der zeitliche Verlauf der aufgezeichneten IST-Messwerte des gelieferten Betons 1 bzw. der Charge des gelieferten Betons 1 außerhalb einer vorgegebenen Toleranz zum zeitlichen Verlauf der bekannten SOLL-Messwerte des bestellten Betons 1 liegt. Dieses Warnsignal wird beispielsweise einer Bedienperson auf das Smartphone 9 übermittelt. Selbstverständlich hat eine berechtigte Bedienperson auch Zugriff auf die IST-Messwerte der TDR- Messsonde 3 und die SOLL-Messwerte. Weiterhin kann eine Weiterleitung des
Warnsignals und der entsprechenden Messwerte auf einen Server 8 oder eine Server- Plattform in der Cloud erfolgen.
Weiterhin ist der Verschalung 2 eine eindeutige Kennzeichnung und ggf. eine
Positionserkennungsvorrichtung zugeordnet. Beispielsweise kann die Identifikation über ein RF-ID Tag 10 erfolgen. Die intelligente Verschalung 2 sammelt die positions- und/oder zeitabhängigen IST-Messwerte und gegebenenfalls die Warnsignale. Bei Bedarf können die gesammelten Daten abgerufen werden. Erkennt eine TDR-Messsonde 3 eine
Abweichung zwischen der gelieferten und der bestellten Betonsorte, so ist entweder über die eindeutig identifizierbare TDR-Messsonde 3 oder die Verschalung 2 sehr schnell der Ort lokalisierbar, an dem der falsche Beton 1 verarbeitet wurde. Gegenmaßnahmen können zu einem frühen Zeitpunkt und umgehend ergriffen werden.
Bezugszeichenliste
1 Beton
2 Verschalung
3 TDR-Messsonde
4 Sondenelement
5 Sendeeinheit/Empfangseinheit
6 Signalerzeugungseinheit
7 Auswerteeinheit
8 Server oder Server Plattform
9 Handbediengerät
10 RF-ID Tag
Claims
1. Verfahren zur Überprüfung der Konsistenz eines gelieferten Betons (1 ) bzw. einer gelieferten Charge eines Betons (1 ) in Bezug auf einen bestellten Beton (1 ), der eine Konsistenz definierter Rezeptur aufweist, mittels einer TDR-Messsonde 3, wobei die TDR-Messsonde (3) so angebracht ist, dass sie in direktem mit oder in indirektem Kontakt zu dem Beton (1 ) steht und über die Laufzeit von hochfrequenten Messsignalen, die entlang eines leitfähigen Sondenelements (4) der TDR-Messsonde (3) geführt werden, die Leitfähigkeit bzw. die Feuchte des gelieferten Betons (1 ) bzw. der gelieferten Charge des Betons (1 ) ermittelt, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
• der Beton (1 ) bzw. die Charge des Betons (1 ) wird eingefüllt bzw. in eine
Verschalung (2) eingefüllt,
• IST-Messwerte der TDR-Messsonde werden über einen vorgegebenen
Zeitbereich erfasst,
• die erfassten IST-Messwerte werden mit den entsprechenden abgespeicherten SOLL-Messwerten des bestellten Betons (1 ) verglichen,
• ein Warnsignal, dass der gelieferte Beton (1 ) bzw. die Charge des gelieferten Betons (1 ) eine von dem bestellten Beton (1 ) abweichende Konsistenz aufweist, wird generiert, wenn der zeitliche Verlauf der aufgezeichneten IST-Messwerte des gelieferten Betons bzw. der Charge des gelieferten Betons (1 ) außerhalb einer vorgegebenen Toleranz zum zeitlichen Verlauf der bekannten SOLL-Messwerte des bestellten Betons (1 ) liegt.
2. Verfahren nach Anspruch,
wobei der zeitliche Verlauf der abgespeicherten SOLL-Messwerte unterschiedlicher bestellbarer Betons, wobei jede der bestellbaren Betonsorten eine andere Konsistenz mit jeweils einer definierten Rezeptur aufweist, mittels einer TDR-Messsonde (3) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei anhand des zeitlichen Verlaufs der IST-Messwerte des gelieferten Betons (1 ) bzw. der Charge des gelieferten Betons (1 ) und der SOLL-Messwerte der bestellbaren Betons (1 ) entsprechende Hydrationskurven erstellt werden, die in charakteristischer Weise die Änderung des Feuchtegehalts bzw. des Wassergehalts des Betons (1 ) während des Aushärtungsprozesses des jeweiligen Betons (1 ) wiedergeben.
4. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei anhand des zeitlichen Verlaufs der aufgezeichneten IST-Messwerte bzw. anhand der Hydrationskurve des gelieferten Betons (1 ) eine Vorhersage generiert wird, wann der Beton (1 ) bzw. die Charge des Betons (1 ) einen vorgegebenen Hydrationsgrad und/oder
eine benötigte Druckfestigkeit erreicht hat und/oder wann die Verschalung (2) entfernt werden kann.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die aufgezeichneten IST-Messwerte bzw. die Hydrationskurven von Betons (1 ) mit gleicher oder unterschiedliche Konsistenz von einer oder von mehreren Baustellen an zumindest einen zentralen Server (8) übermittelt werden.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die auf dem zumindest einen zentralen Server (8) gespeicherten IST-Messwerte bzw. die Hydrationskurven von Betons (1 ) bzw. Chargen von Beton (1 ) gleicher oder unterschiedlicher Konsistenz von einer oder von mehreren Baustellen über Internet von dem zumindest einen zentralen Server (8) bereitgestellt werden.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wie es in zumindest einem der
Ansprüche 1 - beschrieben ist,
mit einer TDR-Messsonde (3) mit einem leitfähigen Sondenelement (4) und
mit einer Signalverarbeitungseinheit mit einer Signalerzeugungseinheit (6), einer Sende- und/oder Empfangseinheit (5) und einer Auswerteeinheit (7),
wobei die Signalerzeugungseinheit (6) hochfrequente Messsignale erzeugt,
wobei die Sende- und/oder Empfangseinheit (5) die hochfrequenten Messsignale auf das leitfähige Sondenelement (4) einkoppelt bzw. von dem leitfähigen Sondenelement (4) auskoppelt, und wobei die Auswerteeinheit (7) anhand der Dämpfung der von dem leitfähigen Sondenelement (4) reflektierten hochfrequenten Messsignale infolge der Wechselwirkung mit dem in dem Beton (1 ) befindlichen Wasser den zeitlichen Verlauf der Leitfähigkeit des Betons (1 ) während zumindest eines Teilbereichs des
Aushärtungsprozesses ermittelt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
wobei die Auswerteeinheit (6) so ausgestaltet ist, dass sie anhand der IST-Messwerte den Hydrationsgrad des Betons (1 ) ermittelt und bereitstellt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8,
wobei ein dem Beton (1 ) zugewandter Endbereich des leitfähigen Sondenelements (4) so ausgestaltet ist, dass er lösbar an oder in der der Verschalung (2) anordenbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9,
wobei das leitfähige Sondenelement (4) in direktem oder in indirektem Kontakt mit dem Beton (1 ) steht.
1 1 . Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 7-10, wobei ein Adapter vorgesehen ist, über den die TDR-Messsonde (3) bzw. das leitfähige
Sondenelement (4) der TDR-Messsonde (3) an oder in der Verschalung (2) befestigbar ist.
12. Verschalung (2) zur Verwendung in Verbindung mit einem Verfahren, wie es in den Ansprüchen 1-7 beschrieben ist, und/oder in Verbindung mit einer Vorrichtung, wie sie in zumindest einem der Ansprüche 7-1 1 beschrieben ist,
wobei der Verschalung (2) eine eindeutige Kennzeichnung (10) zugeordnet ist.
13. Verschalung nach Anspruch 12,
wobei der Verschalung (2) ein Speicherelement (10) zugeordnet ist, in dem jeweils mit Zeitstempel versehene Informationen über die geographische Position und/oder die jeweiligen Verwendungen bzw. Anwendungen der Verschalung (2) gespeichert sind.
14. Verschalung nach Anspruch 12 oder 13,
wobei es sich bei dem Speicherelement (10) um einen RF-ID Tag handelt.
15. Verschalung nach zumindest einem der Ansprüche 12-14,
wobei der Verschalung (2) zumindest eine Kommunikationseinheit (10) zugeordnet ist, über die das Servicepersonal die in dem Speicherelement (10) gespeicherten
Informationen abrufen kann.
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