Verfahren und Einrichtung zur Festigkeitsprüfung von Baukörpern und Baumaterial.
Bei bekannten Verfahren zur Ermittlung der Druckfestigkeit von Baukorpern und Bau material, z. B. na-türlichem Baugrund, von Betonk¯rpern, Mauerwerk und dergleichen, wird auf einen Probekorper mittels einer hydra. ulisehen Eolbenpresse ein bestimmter Druck ausge bt. Beim Einbau in die Prüf- einrichtung wird der auf Druck zu pr fende Probekorper zwischen zwei einander gegen berliegende eiserne Druckplatten gelegt.
Solche Probekorper, z. B. Betonwürfel, zeigen itn ihrer OberflÏch gewisse Unebenheiten, die man durch Abschleifen oder mittels Zementm¯rtel auszugleichen sucht.
Man hat sich z. B. bei der Prüfung von Betonk¯rpern auf Druck bisher darauf beschrÏnkt, Betonw rfel von 20 oder 30 em Ii, illge zu untersuehen. Bei diesen kleinen Würfelabmessungen stimmen die Ergeh mit mit der Praxis nur dann überein, wenn die Querschnittsabmessungen der Bauteile den jenigen des Probekorpers annähernd entspre In diesem Falle kann angenommen werden, da¯ sich die Herstellung und Verarbeitung des Betons beim Probewürfel und in der Praxis nicht, erheblich voneinander unter- scheiden. Bei einem grossen Baukorper jedoch. dessein Inha. lt z.
B. mehr als tausendmal grösser sein kann als derjenige des Probekorpers, lässt sich die Herstellungsweise des letzteren naturgemäss nicht mehr mit derjenigen des Bau korpers vergleichen. Der Gussbeton einer gro- ssen Talsperre wird andere Festigkeitsverhält- nisse aufweisen als der GuBbeton eines 3U-cm Würfels. Bei dessen Herstellung lassen sich die Verhältnisse auf der Baustelle oft nicht genügend nachahmen. ETm brauehbare Ergebnisse zu erhalten, ist man deshalb dazu übergegangen, aus dem fertigen Betonbauwerk Probekorper, z.
B. kleine Würfel oder Zylin- der, herauszusahneiden. Es kann sich aber auch hierbei nur um Proben verhältnismässig geringer Grolle handeln, da wirtschaftlich trag- bareEinrichtungen zur Prüfung grosser Stücke nicht bekannt sind.
Ein weiterer Nachteil bekannter Verfahren besteh darin, dass die Kolbenpressen, besonders bei grossen Abmessungen, den Druck nicht längere Zeit unverändert zu halten vermögen. Die Dichtungseinrichtungen zwischen dem beweglichen Kolben und dem Zy lindermantel bieten keine ausreichende Sicherheit gegen das Entweichen von Druckflüssig- keit aus dem Zylinderraum. Aus diesem Grunde besteht für die Kolbenpresse auch eine obere Grenze ihrer Anwendbarkeit, da die Gefahr der Undichtheit mit dem Prüfdruek und der Vergrösserung des Kolbendurehmessers s erheblich wächst.
Diese Nachteile können bei dem Verfahren gemma, der vorliegenden Erfindung bei ent sprechender Ausbildung dadurch vermieden sein, da. das Prüfgut dem Druck mindestens eines allseitig geschlossenen, nach Art eines verformbaren Kissens ausgebildeten Hohlkör- pers ausgesetzt wird, in den zu diesem Zweck ein Druckmittel eingeführt und unter Druck gesetzt wird.
Es empfiehlt sich vor dem Einleiten des Druckmittels in das Kissen etwa vor handenen. freien Raum zwischen Kissen und einem Widerlager auszufüllen, beispielsweise mit zementhaltigen Mitteln, wie Zementm¯rtel oder dergleichen.
Eine Materialfestigkeitsprüfung kann an Bauwerken selbst vorgenommen werden. Zu diesem Zweck können in einem Bauwerk par allel verlaufende Schlitze derart hergestellt werden, da. ein mindestens auf drei Seiten freier Prüfling vorhanden ist, und in die Schlitze Druckkissen eingelegt werden, die sich beim Prüfvorgang gegen die Schlitzwan dungen abstützen.
Wenn auch das Verfahren nach der Erfindung vorzugsweise zur Festigkeitsprüfung von Betonkörpem und Teilen von Betonbauwerken angewandt wird, so ist es jedoch hierauf nicht beschränkt, sondern kann auch zur Festigkeitsprüfung z. B. von natürlichem Gestein, Mauerwerk, Holz usw. Anwendung finden.
Verschiedene Ausführungsformen des er findungsgemässen Verfahrens sind in der folgenden Beschreibung an Hand der beigeordneten Zeichnung, die Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Einrichtung zeigt, beispielsweise erläutert.
Abb. 1 zeigt eine Einrichtung zur Druck- festigkeitsmessung an einem Prüfgut.
Abb. 2 und 3 zeigen eine Einrichtung zum Zerreissen eines Prüflings, z. B. Beton.
Abb. 4 und 5 zeigen eine Variant-e dazu.
Abb. 6 und 7 zeigen eine Einrichtung zur Durchführung von Druck-und
Abb. 8 von Zerreissversuehen an einem Bauwerk.
Abb. 9 zeigt eine weitere Einrichtung zur Druckfestigkeitsprüfung.
Abb. 10 gibt eine Einrichtung zur Messung der Druckfestigkeit eines Prüfgutes in einer im Baugrund ausgehobenen Grube wieder.
Abb. 11 zeigt eine Variante zu Abb. 10.
Abb. 12 ist ein Querschnitt in grösserem Massstabe durch ein Druckkissen.
Abb. 13 veranschaulicht eine weitere Ein riohtung zur Druckfestigkeitspriifung von Priifgut.
Die Priifeinrichtung nach Abb. 1 zeigt ber und unter dem rechteckigen Prüfling l. z. B. einem Betonwürfel, zwei Platten 2, die mittels Schraubenbolzen 3 zusammengehalten sind. Zwischen dem Prüfling 1 und den Platten 2 sind Druckkissen 4 eingelegt. Die Druckkissen 4 sind z. B. mit einer Druckwasserpumpe 5 mittels der Leitungen 6 verbunden. die einen Abschlusshahn 7 aufweisen und mit Entlüftungseinrichtungen versehen sein k¯nnen. Der Fl ssigkeitsdruck wird mittels an die Leitungen 6 angeschlossener Manometer 8 gemessen bzw. kontrolliert.
Die Druckkissen sind allseitig geschlos- sene Hohlkörper, die am Rande einen ringsum- laufenden Wulst aufweisen und aus derart dünnem Bleeh bestehen, dass sie sich bei LTn- terdrucksetzung eines in sie eingeführten Druckmittels, z. B. Druckwasser, ausdehnen und dabei auf den Prüfling 1 einen bestimmten Druck ausüben. Das Kissen wird sich bei entsprechend d nnem Blech mit seiner Auflagerfläche einer nicht vollkommen ebenen Oberfläche des Pr fgutes ohne weiteres anpassen bzw. anschmiegen, so dass an jeder Stelle der gedrückten FlÏchen ein spezifiseher Druck wirkt, der dem Flüssigkeitsdruck in dem Kissen genau entspricht.
Wird nach Unterdrucksetzen des Druckmittels im Kissen der Abschlusshahn 7 geschlossen, so bleibt der in den Kissen vorhandene Druck unverändert bestehen. Man kann somit das zu prüfende Prüfgut tage-oder aueh jahrelang unter der Wirkung des gleichen Druckes belassen. Man hat es auch ohne weiteres in der Hand, den Druck z. B. täglich, bei Prüflingen aus Beton etwa entsprechend der zu erwartenden Zunahme der Betonfestig- keit infolge der lÏngeren Erhärtungszeit, zu steigern. In sehr einfacher Weise können jederzeit auch Entlastungen und Wieder- belastungen vorgenommen werden, wie sie beispielsweise in Wirklichkeitan einem fertigen Bauwerk auftreten.
Die Einrichtung gemäss @ l bildet somit ein einfaches Hilfsmittel zur Klarstellung der Druckfestigkeitsverhält- nisse des Prüfgutes.
Die Prüfeinrichtung nach Abb. l ist im Gegensatz zu den bekannten Druckfestigkeits- Pr feinrichtungen au¯erordentlich billig herzustellen. Die beiden Platten 2, die z. B. aus Eisen oder Eisenbeton bestehen können bedürfen keiner besonderen Bearbeitung. Ihre Beschaffung und diejenige der Bolzen 3 und der Druckkissen 4 verursacht nur geringe Kosten. Es bedarf zur Herstellung einer solchen Pmfeinriehtung keinerlei besonders schwieri ger Arbeit. Sie kann beispielsweise auf der Baustelle aus im Handel jederzeit leicht er hältlichen Einzelteilen zusammengestellt werden.
Man ist bei der Betonprüfung aueh nicht an die blichen Betonprobew rfel von 20 bis 3"cm'Kantenlänge gebunden. Wenn die Druckkissen aus d nnem Blech bestehen, so fallen die Herstellungskosten auch bei einer Grundrissfläehe von 1 m2 und mehr nicht sehr ins Gewicht. Verwendet man Eisenbetonwiderlagerplatten, so k¯nnen an Stelle der Bolzen 3 einfädle Rundeisen verwendet werden, die zwischen den Eisenbetonplatten 2 frei sichtbar bleiben und in den Platten 2 einbetoniert und verankert sind. Im Falle sieh solche Eisenbetonplatten unter hohem Druck der Druckkissen durchbiegen, so bleibt diese Er scheinung ohne Einfluss auf die Prüfung des K¯rpers 1.
Die Durchbiegung findet ihren Ausgleich durch das sich stets an die Platte 2 anschmiegende Druckkissen.
Die Einrichtung nach Abb. 9 dient zur Druckfestigkeitsprüfung von Probek¯rpern. deren Grundfläche mehrere Quadratmeter betragen kann. Der Probekörper 38 wird zweck- mässig zusammen mit den zwei an gegenüber- liegenden Körperseiten anliegenden Druck- kissen 39 zwischen einen obern und einen untern Eisenbetonteil 40 geschoben, die durch eine gemeinsame Eisenbewehrung 41 miteinander verbunden sind. Die Bewehrung bestellt aus einzelnen, an den Enden sich z. B.
bergreifenden oder geschwei¯ten, ringförmi- gen Stäben. Sie kann auch eine Spiralarmie- rung mit der erforderliehen Zahl von Win dungen sein. Hierbei können Rundeisen oder Stahldraht mit hoher, gegebenenfalls mit einer höchsten erreichbaren Zugfestigkeit verwendet sein. Im Handel erhältlicher Stahldraht besitz beispielsweise eine Zugfestigkeit von mehr als 26000 kg/cm2. Zwecks Aufnahme der Verankerungskräfte kann dieser Stahldraht mit zahlreichen Windungen aufgewik- kelt sein, so dass die Bewehrung gewisser- massen ein Stahldrahtbündel darstellt, das der in Abb. 9 eingezeichneten Bewehrung 41 entspricht.
Die Aufwicklung der DrÏhte erfolgt zweckmässig in der Weise, da¯ zwischen den einzelnen Drähten ein Zwischenraum verbleibt, der nachträglich beim Betonieren der Teile 40 mit Mörtel oder Beton ausgefüllt wird. Bei der Einrichtung gemäss Abb. 9 ist die Bewehrung auf der Streeke 42 freigelassen. Sie konnte auch einbetoniert sein.
Beim Aufwickeln der Bewehrung wird man vorteilhaft eine Hilfsvorrichtung vorsehen, die ein gleichmϯig straffes Aufwickeln er möglicht. Die Eisenbetonteile 40 erhalten zweckmässig noch eine zusätzliche Bewehrung. damit sie die von dem Druckkissen ausgeübten Druckkräfte einwandfrei a. ufnehmen k¯nnen.
An Stelle von Eisenbetonteilen können zur Aufnahme der Stahldrähte die Teile 40 auch als Eisenkonstruktion ausgebildet sein und auf der Strecke 42 (Abb. 9) eine Verbindung aus eisernen Eonstruktionsgliedern erhalten.
Die Drähte können auch ohne Zwischenraum aufgewickelt sein. Man könnte auch je eine Anzahl DrÏhte in Label zusammenfassen und dann diese Kabel aufwickeln. Solche Kabel könnten auch bei den oben erwähnten Eisenbetonteilen an Stelle der Einzeldrähte Verwendung finden, wobei dann die einzelnen Eabelwindungen mit M¯rtel oder Beton um hüllt sein k¯nnen.
Abb. 2 und 3 zeigen eine Einrichtung zum Zerreissen eines grossen Betonblockes 9, der beispielsweise KantenlÏngen von 1 bis 2, 00 m und mehr besitzen kann. In der Langsmittel- ebene des Blockes 9 sind vier runde Druck kissen 10 angeordnet. Aus Abb. 3, die einen Querschnitt des Blockes darstellt, sind die Druckkissen 10 im Schnitt ersichtlich. Die Druckkissen 10 sind zusammen mit den betreffenden Leitungsstrecken 11 zur Zufüh- rung einer Druckflüssigkeit und Unterdruck- setzen derselben beim Betonieren des Blockes einbetoniert worden. Wird nach dem Erhärten des Betons z. B.
Druckwasser in die Kissen eingeführt und mittels der Pumpe 12 unter Druck gesetzt, so dehnen sie sich aus und sprengen den Block in der Längsmittelebene. in der sie sich befinden, auseinander. Der ein heitlich wirkende Druck der Druckflüssigkeit wird z. B. durch Ablesen der Manometer 13 festgestellt, so da. ss der Gesamtdruck der vier Druckkissen beim Reissen des Blockes ermittelt werden kann.
Die Abb. 4 und 5 zeigen eine ähnliche Einrichtung wie die Abb. 2 und 3, mit dem Un terschied,dass zwei Druckkissen 14 erst nach dem Erhärten des Betonblockes, z. B. in ausgesparte oder nachträglich herausgestemmte oder gebohrte Löcher, eingesetzt worden sind.
Zu diesem Zwecke besitzen die Druckkissen eine längliche Form. Nachdem sie indieLö- cher 15 eingeführt sind, wird z. B. Zementmörtel eingebracht, so da. die Zwischenräume zwischen Lochwa. ndung und Druckkissen auf beiden Seiten desselben ausgefüllt sind und letzteres vollständig eingebettet ist. Nach dem Erhärten bildet dieser M¯rtel Widerlager. Es kann dann durch die Leitungen 16 in die Kissen 14 geleitete Druckflüssigkeit mittels der Pumpe 17 unter Druck gesetzt werden, sc dass dann bei einer bestimmten Druckwirkung der Betonblock in der Ebene der Druckkissen zerrissen wird. Der aufgewandie Druck lässt sich auf Grund des an dem Manometer 18 abgelesenen spezifischen Druckes leicht feststellen.
Bemerkenswert ist, da¯ selbst bei einem hohen Fliissigkeitsdruck von z. B. 300 atü die Beanspruchung des Eissenbleohes sehr ge ring ist, da der am ITmfang des Kissens angeordnete Wulst nur eine geringe H¯he zu besitzen braucht. Beispielsweise braucht der lichte Durchmesser des Wulstes nur wenige Millimeter gross zu sein. Das Kissen kann dann genügende, ungehinderte Ausdehnungs- fahigkeit besitzen, indem die unter dem Prüfdruck auftretenden Verkürzungen bzw. Verlängerungen des zu prüfenden Körpers bis zum Bruch ebenfalls nur Bruchteile eines Millimeters oder doch nur wenige Millimeter betragen. Auch beim vorliegenden Beispiel liegt bis zum Sprengen bzw.
Reissen des Blokkes das Blech des Kissens einfach auf dem umgebenden Material auf und hat dabei keine andere Aufgabe, als einen dichten Abschluss zu bilden. Infolgedessen können die Druck kissen aus verhältnismässig dünnem Blech be- stehen, und es braucht dann nmr darauf ge- achtet zu werden, dass nach dem Sichtbar- werden des Risses auf der Aussenseite des Betonblockes keine Druckfl ssigkeit mehr dem Kissen zugeführt wird. Das Kissen kann dann wiederholt verwendet werden und, wenn nötig, vor der Wiederverwendung in seine ursprüng- liche Form mittels geeigneter Einrichtungen zurückgedrückt werden.
Die Verwendung der bisher bekannten Mittel zum Zerreissen grosser Betonblöcke kommt wegen der damit verbun- denen verhältnismässig sehr hohen Kosten in der Praxis nicht in Frage, während das beschriebene Verfahren in einfacher und wirt schaftlicher Weise durchfiihrbar ist.
In gleicher Weise, wie durch die Abb. 2 bis 5 dargestellt, können von fertigen Bauwerken aus Beton, Mauerwerk oder von natür- lichen Felsen und dergleichen Teile abgetrennt bzw. abgesprengt werden. Man erhält dann schon beim Abtrennen Anhaltspunkte über die Festigkeitsverhältnisse und kann dann die St cke z. B. mit einer Einrichtung nach Abb. 1 oder 4 und 5 noch weiter pr fen.
Das Verfahren eignet sich auch zur Priifung des Betons im Bauwerk selbst, z. B. des Betons von Talsperren oder dergleichen. Hierzu werden nach Abb. 6 aus dem Beton z. B. einer Sperrmauer Schlitze 19 und 20 ausgestemmt. In zwei einander gegenüberliegende, parallele Schlitze 19 sind Druckkissen 21 derart eingelegt und die vorhandenen Zwischen- räume zwischen den Kissen und den Schlitz Wandungen mit Widerlagern 31, z. B. aus Mörtel, ausgefüllt, daB die Ränder der Druckkissen freigelassen sind. Nach dem Erhärten dieses Füllmaterials wird den Druckkissen 21 durch die Leitungen 32 Druokflüssigkeit zu- geführt und unter Druck gesetzt.
Die Druckkissen üben dann einerseits s gegen die FlÏchen 22 der Sperrmauer und anderseits gegen den zwischen den Schlitzen vorhandenen zu prüfenden Betonblock 23 einen Druck aus, so dass das Verhalten des Betons der Sperrmauer unter Druck festgestellt werden kann.
Infolge der vorgesehenen Ausbildung der Druckkissen können in einem Bauwerk ge- niitend grosse Schlitze zum Einlegen von Dmlekkissen von Anfang an ausgespart werden. Bei der Einrichtung gemäss Abb. 7 sind iu der Wandung eines Betonbauwerkes ein Schlitz 24 und zur teilweisen Freilegung der an den Schlitz angrenzenden Teile des zu pria- fenrlen llaterials zwei Schlitze 25-durch punlitierte Linien dargestellt-im Abstand zueinander, quer zum Schlitz 24 angebracht.
Im Schlitz 24 ist ein Druckkissen 26 eingesetzt, wobei die Zwischenräume zwischen ihm und dem Betonbauwerk durch Widerlager 27, z. B. aus M¯rtel, ausgefüllt sind.
Leitet man nach dem ErhÏrten dieses M¯rtels dem Druckkissen durch die Leitung 33 Druckwasser zu und setzt dieses unter Druck, so wird auf die Fläehen 28 des Bauwerkes ein Druck ausgeübt. Auch wenn der Beton des Prüf gutes im Bereich der AuBenseiten 29 elamehr nachgeben sollte als auf der Innenseite wegen des dort bestehenden Zusammenhanges mit dem übrigen Beton des Bauwerkes 30, so bleibt trotzdem der durch den M¯rtel 27 bertragene Druck stets gleich mässig verteilt, entsprechend dem Flüssig- keitsdruek im Druckkissen. Das Kissen wird sieh in diesem Falle in der Nähe der Au¯en flächen etwas mehr ausdehnen als auf der Seite des Innenbetons.
Auf jeden Fall ist genau feststellbar, bei welchem spezifischen Druck eine Zerstörung des Betons an der Aussenseite 29 eintritt. Hervorzuheben ist hierbei, dass diese für die Betonpr fung g nstigen VerhÏltnisse mittels der bisher bekannten Kolbenpressen nicht erzielt werden k¯nnen, da bei der Kolbenpresse naturgemäB der Hauptdruck nur an derjenigen Stelle übertragen wird, an der der Beton die geringste elastische Nachgiebigkeit aufweist.
Es steht natürlich nichts im Wege, an Stelle des Mörtels 31 (Abb. 6) und 27 (Abb. 7) z. B. entsprechend geformte Platten, z. B. aus Eisen, in die Zwischenräume einzusetzen.
Die Druckkissen 21 bzw. 26 k¯nnten auch schon beim Betonieren des betreffenden Bauwerkes eingelegt werden, so daB es dann nicht nötig ist, besondere Schlitze 19 bzw. 24 auszustemmen oder auszusparen. Nach dem Erhärten des Betons wird dann das den Druckkissen zugeführte Druckmittel unter Druck gesetzt. Auch können an Stelle der Schlitze 20 bzw. 25 bei der Betonierung des Bau werkes Einlagen, z. B. Pappe oder dergleichen, eingelegt werden, so dass Trennungsfugen entstehen. Es empfiehlt sich, dabei eine möglichst nachgiebige Pappe, z. B. Asphaltpappe, zu verwenden, damit die Deformation der durch die Druckkissen beanspruchten Bauteile ungehindert eintreten kann.
Zur Durchführung eines ZerreiBversuches am Beton, beispielsweise einer Sperrmauer. kann eine Einrichtung nach Abb. 8 dienen.
Zwei schmale Schlitze 34 und ein den Seiten eines Rechtecks folgender Schlitz 35 sind von der AuBenfläche der Betonmauer aus z. B. aus dieser ausgebohrt. Längliche Druckkissen. deren Länge zweckmässig etwa gleich der Sehlitztiefe ist, sind in die Schlitze 34 eingef hrt, und der verbleibende freie Raum im Schlitz ist mit Widerlagern, z. B. aus Mortel. ausgefüllt. Nach dessen Erhärtung wird den Druckkissen ein Druckmittel, z. B. Druckwasser, zugeführt und unter Druck gesetzt.
Hierbei treten in der in Abb. 8 durch eine punktierte Linie 37 angedeuteten Betonfläche Zugspannungen auf.
Wird der untere-in Abb. 8 waag- rechte-Teil des Schlitzes 35 nach unten erweitert, so daB er zugänglich wird, so kann der von den Schlitzen umgebene I-f¯rmige Betonprüfling auch an seiner R ckseite von der Betonmauer durch Herstellung eines Schlitzes gelöst werden. Der l-förmige Kör- per ist dann vom Mauerbeton vollkommen losgelöst, so da¯ die Pr fung nicht mehr durch den Zusammenhang mit dem Afauerbeton be einfluBt wird.
Mit den Prüfeinrichtungen nach den Abb. 6 und 7 ist gezeigt, wie besondere Ver ankerungskonstruktionen, wie sie bei der Ein richtung gemäss der Abb. l erforderlich sind, bei Druckversuchen gespart werden können.
Zu diesem Zweck kann auch f r die Druck festigkeitsprüfung des Materials von Bauwerken im Baugrund eine Grube ausgehoben und zwei gegenüberliegende Seiten der Grube als Widerlager zur Aufnahme der durch die Druckkissen ausgeiibten li : räfte ausgebildet werden. Bei felsigem Untergrund, wie er z. B. an Baustellen von Talsperren anzutreffen ist, gestalten sich die Verhältnisse besonders einfach, da der felsige Untergrund im allgemei- nen inder Lage ist, grössere Druckkräfte ohne weiteres aufzunehmen. In Abb. 10 ist eine Einrichtung für diese Art der Prüfung dargestellt.
Aus dem Felsen 43 ist eine Grube ausge broe. hen, die genügend gross ist, um darin beispielsweise einen Betonwürfel von 1 m3 Grösse, nebst den Druckkissen und sonstigen notwendigen Einrichtungen unterbringen zu k¯nnen. Vom Felsausbrueh vorhandene Uneben- heiten der beiden einander gegenüberliegenden Grubenwände 44 und 45 sowie der Sohle 46 sind durch betonierte Schichten 43a, die auch der Druckverteilung dienen können, ausgelichen. Dieser Beton 43a wird im Interesse guter Druckverteilung zweckmässig mit Eisen- bewehrung versehen.
Voraussetzung ist natürlich, da¯ sowohl der Fels 43 als auch der Beton 43a eine genügende Festigkeit besitzen, um den Prüfdruck mit Sicherheit aufnehmen zu können.
Der zu prüfende Würfel 47 ist in die in beschriebener Weise vorbereitete Grube herabgelassen und dort auf zwei Walzen 48 aufgelagert, die auf der Grubensohle aufliegen.
Die Walzen 48 bieten den Vorteil, dass der Würfel während der Zusammendrückung durch seine untere Auflagerung keine nennenswerten oder wenigstens keine unbestimmten Nebenspannungen erleidet.
Die beiden Druckkissen 49 sind auf zwei einander gegenüberliegende Würfelflächen zwischen die Grubenwände 43a und den Wiirfel 47 eingelegt und die beiden RÏume 50 zwecks Bildung von Widerlagern z. B. mit M¯rtel ausgef llt. Auch dieser Mortel muss eine grössere Druckfestigkeit als der zu prüfende Würfel besitzen. An die Druckkissen sind die Druckleitungen 51 für die Zuführung der Druckflüssigkeit angeschlossen, die mittels der Druckleitung 59 mit einer nicht gezeichneten Druckpumpe, die z. B. von Hand bedient werden kann, zur Unterdrucksetzung der eingefüllten Druckflüssigkeit, in Verbindung stehen.
Damit aus den Druckkissen bei der Zufüh- rung von Druckflüssigkeit die im Kissen vorhandene Luft entweichen kann, sind an den höchsten Stellen der Kissen Entlüftungsventile 55 vorgesehen. Sobald die Kissen mit Druckflüssigkeit gefüllt sind, werden die Entlüftungsventile 55 geschlossen, und durch weiter zugef hrte Fl ssigkeit werden die Kissen unter Druck gesetzt. Die Druckiibertragungsfläche jedes Kissens besitzt die gleiche Grösse wie die QuerschnittsflÏche des Würfels. Mittels dem in der Druckleitun,, eingebauten Manometer 53 kann der auf den Würfel ausgeübte Druck bestimmt werden.
SchlieBlich kann noch der Absperrhahn 54 in der Druckleitung geschlossen werden, um die Druckpumpe abschalten zu können. Handelt es sich um die Prüfung eines Würfels von 100 cm Seitenlange und beträgt der beim Bruch des Würfels festgestellte Flüssigkeits- druck 600 kg/cnr, so ergibt sich hierbei der Druck der Druekkissen zu
600 X 100 X 100 = 6 000 000 kg.
Das Beispiel zeigt, wie mit einfachen Mitteln ein Druck von 6000 Tonnen ausgeübt werden kann. Wollte man diesen gewaltigen Druck mittels einer hydraulischen Kolbenpresse erzeugen, so wären hierfür im Verhältnis zn den Kosten der beschriebenen Prüfeinrichtung ganz riesige Kosten aufzuwenden.
Zur Aus bung des Druckes auf den zu pr fenden W rfel w rde z. B. das links ge zeichnete Druckkissen genügen, das rechts ge xeichnete konnte zusammen mit der Mörtelunterlage 50 wegfallen. In diesem Falle zviirde sich der Würfel 47 auf der rechten Sf'ite direkt gegen die Wand 43a abst tzen.
Diese direkte Abst tzung hÏtte aber den Nachteil, da¯ infolge von kaum. zu vermeidenden Unebenheiten der Auflagerflächen keine vollkommen gleichmässig verteilte Uber- des ragung des Pr fdruckes auf die reehte Wand -L erfolgen würde. Es empfiehlt sich desaux @alb, auf beiden Seiten ein Druckkissen zwischenzuschalten. Dabei gen gt es. ein Druekkissen einfach mit Flüssigkeit zu füllen t1nd den Füllstutzen dicht abzusehliessen, die eingefüllte Druckflüssigkeit also nicht mittels der Pumpe unter Druck zu setzen.
Es kann zweckmässig sein, jeweils mehrere 1'ruckkissen übereinander vorzusehen, da dann die der Zusammendr ckung des Prüfkörpers und der Widerlager entsprechende Eissen- deformation sich auf mehrere Kissen verteilt.
Dabei wird die Ausdehnung eines jeden Ris- sens míl so mehr verringert, je grösser die An- zahl der Kissen ist. Je geringer die Hubh¯he ausfÏllt, um so geringer ist die Beanspruchung des Kissenbleehes, ein Vorteil, der bei Anwendung sehr hoher Flüssigkeitsdrücke von Bedeutung sein kann.
In Abb. 11 ist eine Verwendung von vier Druckkissen gezeigt. bei der auch die in Abb. 10 ersichtlichen M¯rtelschichten 50 berfl ssig sind. Es ist damit möglich, die Vorbereitungszeit des Versuches abzukürzen, da es hierbei nicht mehr notwendig ist, die ErbÏrtungszeit der M¯rtelschichten 50 abzuwarlen. Die Walzen 48 ruben hier auf TrÏgern ''i.sodassdieUnterseitedesWürfelswährend des ebenfalls besichtigt werden kann.
Zwischendenpaarweiseanzweigegen- berliegenden W rfelseiten angeordueten 49 ist je eine den Druekkissen eutsprechend geformte Platte 59 angeordnet.
@ tie Platte kann z. B. aus Eisen oder Eisen- belon bestehen.
Das in Abb. 11 ganz links angedeutete Kissen lehnt sich gegen eine beispielsweise eiserne Platte 62. Der Raum zwischen dieser Platte und der Grubenwand 43a ist mit einem zweckmäBig eisernen Weilplattenpaar 65es konnten auch dünne ebene Platten sein-ausgefüllt. Die Platte 62 ist mit Schrauben 63 ausgerüstet, die sich gegen beispielsweise eiserne Auflagerplatten 64 st tzen k¯nnen.
Werden die Schrauben 63 angezogen, so be wegt sich die Platte 62 entsprechend nach rechts und drückt die vier Druckkissen 49 bei geöffneten Hähnen 54 etwas zusammen.
Dabei vergrössert sich der Abstand zwischen der Platte 62 und der Wand 43a, so daB dann die Keilplatten 65 leicht eingesetzt oder herausgenommen werden k¯nnen. Werden im letzteren Fall die Schrauben 63 wieder nachgelasse, so lässt sich die Platte 62 gegen die Wand 43a zuriickschieben, und die benachbarten Druckkissen können nebst der Platte 59 herausgenommen werden. Wird nun der Würfel 47 auf den Walzen 48 nach links gerollt, so kann auch das rechts liegende Kissen- paar beseitigt werden. Die Einrichtung gestattet, somit in einfacher Weise den Aus-und Einbau der Prüfeinrichtung, ohne da. die H¯he der Druckkissen wesentlich verändert zu werden braucht.
Die Kissen 49 und die Platten 59, 62, 65 werden zweckmäBig auf Hilfsgerüste aufgelagert und mit Einrichtungen zum Herablassen und Wiederhochheben versehen. Auch empfiehlt es sich, eine geeignete Einrichtung zum Versetzen des Pr fk¯rpers vorzusehen.
In Abb. 1@ ist ein Druckkissen dargestellt, das aus zwei Blechen besteht, deren Ränder gegeneinander abgebogen und mittels einer Sehweissnaht 58 miteinander verbunden sind. so dass ein ringsumlaufender Wulst gebildet ist. Wählt man z. B.denmit56 bezeichneten Durchmesser des Wulstes 1 0 mm und die mit 57 bezeiehnete Bleehstärke 4 mm gross, so beträgt die maximale Blechbeanspruchung bei einem Flüssigkeitsdruck von 600 atü 1 X 600 : 0, 4 X 2 = 750 kg/cm2.
Werden für ein Druckkissen mit diesen Ab messungen 2 m2 Blech ben¯tigt, so wiegt es im ganzen rund 70 kg. Das Formen der Bleche am Rande und das Zusammenschweissen derselben kann von einem geübten Metallfacharbeiter und Schweisser innerhalb weniger Arbeitstage erfolgen, wenn ihm das übliche Handwerkszeug zur Verfügung steht. Die Kosten eines solchen Druckkissens sind somit relativ gering. Es wird deshalb auch f r Zerreissversuche bei Baustoffen, die im Bauwerk vorwiegend nur auf Druck beansprucht werden, in vermehrtem Masse zur Anwendung kommen können. An gro¯en Prüflingen, z. B. Betonblöcken, durchführbare Zerreiss- versuche sind oft viel aufschlussreicher als es ein Druckversuch sein kann.
Wird beispielsweise ein im Beton befindlicher Stein zerrissen, so erhält man hierbei einen sehr weitgehenden Aufschluss über die Festigkeitsver- hältnisse des verbindenden Mörtels. Die aus einem solchen Ergebnis zu ziehenden Schlüsse sind ganz anderer Art als diejenigen, die sich aus der Zerstörung eines Steines beim gedrückten Betonwürfel ergeben. Es ist beispielsweise auch möglich, von der bisherigen zum Teil unzulänglichen Prüfung verhältnis- mässig kleiner Betonwürfel auf Druckfestigkeit zu der wirtschaftlich tragbaren Druckfestigkeitsprüfung grosser Betonblöcke überzugehen.
Da mit den Druckkissen auf sehr einfache Weise der Druck längere Zeit, z. B. monate-oder jahrelang aufrechterhalten werden kann, so hat man es auch in der Hand, der auftretenden Deformation des Prüfgutes grössere Aufmerksamkeit zu schenken, z. B. während der Wirkung der für den zu priifenden Baustoff als zulässig erachteten Druckbeanspruc. hung. Die Beobachtung der Deformationserscheinungen vom Beginn der Prüfung bis zur Erreichung der Festigkeitsgrenze gibt dem Fachmann über die Materialeigenschaften eines Baustoffes ein sehr auf schlussreiches Bild. Gleichzeitig können die wichtigen Einflüsse des Schwindens, Kriechens und dergleichen ohne Schwierigkeit be obachtet werden.
Gegebenenfalls kann von der Anwendung eines Wulstes am Druckkissen, wie oben beschrieben, Abstand genommen werden und zwei ebene, gleich grosse Bleche, deren Grole zweckmässig dem zu prüfenden Baukörper entspricht, am Rande einfach miteinander ver schweisst werden, z. B. mittels des elektrischen Nahtschweissverfahrens.
Bei den bekannten Prüfmaschinen wird die Ausdehnung des zu prüfenden Körpers in der quer zum Prüfdruck liegenden Richtung gehemmt infolge der zwischen der Druckplatte und dem Prüfkörper auftretenden Reibung. In nächster Nähe der Berührungsfläche zwischen der Druckplatte der Pr fmaschine und dem Prüfkörper, z. B. einem Betonwürfel, ist die Behinderung der Querausdehnung des Würfels am stärksten und in der Mitte des Würfels am geringsten.
Infolge einer solchen ungleichen Querausdeh- nung treten im Würfel auch ungleiche Spannungsverhältnisse auf, die besonders bei den Würfelproben deutlich erkennbar sind, indem der Würfel beim Druekversuch z. B. oft in einzelne pyramidenförmige Stücke zerfällt.
Bei der Einrichtung nach Abb. 13 sind der Prüfling 75 und die Druckkissen 67 zwischen den Widerlagerplatten 66 eingesetzt. Bei einem bestimmten Flüssigkeitsdruck und einer bestimmten lichten Wulsthöhe wird bei feststehenden Platten 66 in der Kissenwandung 69 eine rechnerisoh leicht zu ermittelnde Zugkraft erzeugt. Diese Zugkraft ruft naturgemϯ eine elastische Verlängerung der Wandung 69 hervor. Es kann nun durch die Wahl einer bestimmten StÏrke der den Druck über- tragenden Wandungen oder der Wulsthöhe erreicht werden, da¯ die elastisehe VerlÏngerung der Wandungen 69 gleich der unbehin- derten Querausdehnung des Prüfkörpers 75 ist.
Bei der in Abb. 13 ersichtlichen Kissenform kann die Ausdehnung der Wandungen 69 ungehindert vor sich gehen, auch wenn die an den Widerlagern 66 anliegenden Kissenwan- dungen infolge der Reibung oder der Form der Widerlager sich nicht frei bewegen k¯nnen. Die Höhe der Druckfestigkeit des Beton- w rfels wird somit keinesfalls durch eine behinderte Querausdehnung beeinflu¯t.
Die reclmr-nsehe Ermittlung der vorzusehen- den StÏrke der Kissenwandungen 69 kann beispielsweise wie nachstehend erläutert erfolgen. wobei folgende Bezeichnungen eingef hrt werden k¯nnen : Verlanberung der Längeneinheit des
Eissenbleches 69 unter der Wirkung der Zugkraft Z : @@ = Zugspannung im Blech 69 infolge der
Zugkraft Z ; @B = Verk rzung der Längeneinheit des
Betonw rfels 75 in der Richtung des
Pr fdruckes : @@B = Querausdehnung der LÏngeneinheit des Betonwiirfels 75 : @@ = VerhÏltniszahl @B: @qB; li, Fl ssigkeitsh¯he im Wulst :
@ = StÏrke des Bleches 69 ; p = Fl ssigkeitsdruck.
@ sie Längen der Würfelseite und der Druck fläehe 69 des Kissens werden zur Vereinfachung der Berechnung als gleich lang an nain zist :
Qo lap "J?E"2S
SB
SnB = m EBm Beide Werte einander gleichgesetzt ergibt : hp p 2sJEB Setzt man Ess : EB = n, so erhÏlt man f r die BlechstÏrke s folgende Beziehung : s = hm/2n@ F r n = 15 und m = 6 wird s = h/5¯.Es kann entweder s oder h gewÏhlt werden.
Uni die unbehinderte Querausdehnung des Prüfkörpers auch bei den bekannten Druck festigkeitsprüfmasePhinen zu ermögliehenn wer den zwischen die Druckplatten dieser Maschi- nen und dem Prüfkörper Druckkissen eingelegt. Entsprechen deren Wandstärken der ohen entwickelten Formel, so ist die Dehnung ilirer Druckflächen gleich der Querausdeh- nung des Prüfkörpers. Die Widerlagerplatten 66 in Abb. 13 könnten die Druckplatten der Prüfmasehine sein. Zwischen die beiden Druckplatten und den zu prüfenden Betonw rfel 75 werden zwei Druckkissen 67 eingelegt.
Mittels der Leitungen 72 werden sie mit Flüssigkeit gefüllt, wobei die Entlüf- tungsventile 71 so lange geöffnet bleiben, bis sich keine Luft mehr in den Kissen befindet.
Dann werden die Absperrhähne 73 der Leitungen 72 geschlossen. Sobald durch die Prüfmaschine ein Druck ausge bt wird, bewegt sich die obere Druckplatte in Pfeilrich- iung D gegen die untere Druckplatte, wobei in den Druckkissen ein entspreehender Flüs sigkeitsdruck erzeugt wird. Gleiehzeitig kommt auch der Prüfkörper 75 unter Druck.
Da die Ausdehnung der beiden Kissenwan- dungen 69 gleich der Querdehnung des Betonwürfels 75 ist, so kann sich der Prüfkörper 75 in der Querrichtung nach allen Seiten ungehindert ausdehnen. Zwecks Kontrolle des Prüfergebnisses sind die beiden Manometer 74 vorgesehen, durch die der auf den Prüfkörper 75 ausgeübte Druck kontrolliert werden kann.
Method and device for strength testing of structures and building material.
In known methods for determining the compressive strength of structural elements and construction material such. B. natural building ground, of concrete bodies, masonry and the like, is on a test body by means of a hydra. ulisehen Eolbenpresse exerts a certain pressure. During installation in the test facility, the test specimen to be tested for pressure is placed between two iron pressure plates lying opposite one another.
Such specimens, e.g. B. concrete cubes, show certain unevenness on their surface, which one tries to compensate by sanding or with cement mortar.
One has z. B. when testing concrete bodies for pressure has so far been limited to examining concrete cubes of 20 or 30 cm. With these small cube dimensions, the results only agree with practice if the cross-sectional dimensions of the components approximately correspond to those of the test specimen.In this case, it can be assumed that the production and processing of the concrete in the test cube and in practice are not, differ considerably from one another. With a large structure, however. its content lt z.
B. can be more than a thousand times larger than that of the test body, the method of manufacture of the latter can naturally no longer be compared with that of the construction body. The cast concrete of a large dam will have different strength ratios than the cast concrete of a 3U-cm cube. Often, the conditions on the construction site cannot be sufficiently imitated when it is produced. ETm to get brewable results, one has therefore gone over to test specimens from the finished concrete structure, e.g.
B. small cubes or cylinders to be cut out. However, these can only be samples of comparatively small grolle, since economically viable facilities for testing large pieces are not known.
Another disadvantage of known methods is that the piston presses, especially with large dimensions, are unable to keep the pressure unchanged for a long time. The sealing devices between the movable piston and the cylinder jacket do not offer sufficient security against the escape of pressure fluid from the cylinder space. For this reason, there is also an upper limit of its applicability for the piston press, since the risk of leakage increases considerably with the test pressure and the enlargement of the piston diameter.
These disadvantages can be avoided in the method gemma, the present invention with ent speaking training because. the test material is exposed to the pressure of at least one hollow body, which is closed on all sides and designed in the manner of a deformable cushion, into which a pressure medium is introduced and placed under pressure for this purpose.
It is recommended that the pressure medium is approximately present before the pressure medium is introduced into the cushion. to fill the free space between the cushion and an abutment, for example with cement-based agents such as cement mortar or the like.
A material strength test can be carried out on structures themselves. For this purpose, parallel slots can be made in a building as. There is a test object free on at least three sides, and pressure cushions are inserted into the slots, which are supported against the slotted walls during the test.
Even if the method according to the invention is preferably used for strength testing of concrete bodies and parts of concrete structures, it is not limited to this, but can also be used for strength testing z. B. of natural stone, masonry, wood, etc. are used.
Various embodiments of the method according to the invention are explained, for example, in the following description with reference to the accompanying drawing, which shows exemplary embodiments of the device according to the invention.
Fig. 1 shows a device for measuring compressive strength on a test item.
Figs. 2 and 3 show a device for tearing up a test specimen, e.g. B. Concrete.
Fig. 4 and 5 show a variant of this.
Figs. 6 and 7 show a device for performing printing and
Fig. 8 of tearing attempts on a structure.
Fig. 9 shows another device for compressive strength testing.
Fig. 10 shows a device for measuring the compressive strength of a test material in a pit dug in the subsoil.
Fig. 11 shows a variant of Fig. 10.
Fig. 12 is a larger-scale cross-section through a pressure pad.
Fig. 13 illustrates a further arrangement for the compressive strength test of test goods.
The test device according to Fig. 1 shows above and below the rectangular test specimen l. z. B. a concrete cube, two plates 2 which are held together by means of screw bolts 3. Pressure pads 4 are inserted between the test item 1 and the plates 2. The pressure pads 4 are z. B. connected to a pressurized water pump 5 by means of lines 6. which have a stopcock 7 and can be provided with venting devices. The liquid pressure is measured or checked by means of a manometer 8 connected to the lines 6.
The pressure cushions are hollow bodies which are closed on all sides and which have an all-round bead on the edge and consist of such thin sheet metal that they are released when a pressure medium introduced into them, e.g. B. pressurized water, while exerting a certain pressure on the test item 1. If the sheet metal is correspondingly thin, the cushion will easily adapt or nestle against a not completely flat surface of the test item with its support surface, so that a specific pressure acts at every point of the pressed surfaces, which corresponds exactly to the liquid pressure in the cushion.
If the shut-off valve 7 is closed after the pressure medium in the cushion has been pressurized, the pressure present in the cushion remains unchanged. The test material to be tested can thus be left under the effect of the same pressure for days or even years. You have it easily in your hand, the pressure z. B. daily, for test specimens made of concrete approximately in accordance with the expected increase in concrete strength due to the longer hardening time. In a very simple way, relief and reloading can also be carried out at any time, as they occur, for example, in reality on a finished building.
The device according to @ 1 thus forms a simple aid for clarifying the compressive strength ratios of the test item.
In contrast to the well-known compressive strength testing devices, the test device according to Fig. 1 is extremely cheap to manufacture. The two plates 2, the z. B. made of iron or reinforced concrete do not require any special processing. Their procurement and that of the bolts 3 and the pressure pad 4 cause only low costs. No particularly difficult work is required to produce such a fine-grained device. For example, it can be put together on the construction site from individual parts that are readily available in stores.
When testing concrete, one is not bound to the usual concrete test cubes with an edge length of 20 to 3 "cm. If the pressure pads are made of thin sheet metal, the production costs are not very significant, even with a floor plan of 1 m2 and more. Used If reinforced concrete abutment plates are used, instead of the bolts 3, round bars can be used, which remain freely visible between the reinforced concrete plates 2 and are concreted and anchored in the plates 2. If such reinforced concrete plates bend under high pressure from the pressure pad, this remains Appearance without influence on the examination of the body 1.
The deflection is compensated for by the pressure pad that always clings to the plate 2.
The device according to Fig. 9 is used to test the compressive strength of specimens. whose footprint can be several square meters. The test body 38 is expediently pushed together with the two pressure cushions 39 lying on opposite sides of the body between an upper and a lower reinforced concrete part 40, which are connected to one another by a common iron reinforcement 41. The reinforcement ordered from individual, z. B.
encircling or welded, ring-shaped bars. It can also be a spiral reinforcement with the required number of turns. Round iron or steel wire with high, possibly with the highest achievable tensile strength can be used here. For example, commercially available steel wire has a tensile strength of more than 26,000 kg / cm2. In order to absorb the anchoring forces, this steel wire can be wound with numerous turns, so that the reinforcement is to a certain extent a steel wire bundle that corresponds to the reinforcement 41 shown in Fig. 9.
The wires are expediently wound up in such a way that a gap remains between the individual wires which is subsequently filled with mortar or concrete when the parts 40 are concreted. In the setup according to Fig. 9, the reinforcement on the street 42 is left free. It could also be set in concrete.
When winding up the reinforcement, it is advantageous to provide an auxiliary device which enables it to be wound up evenly and tightly. The reinforced concrete parts 40 expediently receive additional reinforcement. so that they properly the pressure forces exerted by the pressure pad a. can record.
Instead of reinforced concrete parts, the parts 40 can also be designed as an iron structure in order to accommodate the steel wires and can have a connection of iron structural members on the section 42 (Fig. 9).
The wires can also be wound without a gap. You could also combine a number of wires in labels and then wind these cables up. Such cables could also be used in place of the individual wires in the above-mentioned reinforced concrete parts, in which case the individual cable windings can then be covered with mortar or concrete.
Figs. 2 and 3 show a device for tearing up a large concrete block 9, which, for example, can have edge lengths of 1 to 2, 00 m and more. In the longitudinal central plane of the block 9, four round pressure pads 10 are arranged. From Fig. 3, which shows a cross section of the block, the pressure pad 10 can be seen in section. The pressure cushions 10 have been concreted in together with the relevant line sections 11 for supplying a pressure fluid and putting it under pressure when concreting the block. Is after the hardening of the concrete z. B.
Pressurized water is introduced into the cushions and pressurized by means of the pump 12, so they expand and burst the block in the longitudinal center plane. in which they are apart. A uniformly acting pressure of the hydraulic fluid is z. B. determined by reading the pressure gauge 13, so there. ss the total pressure of the four pressure pads when the block tears can be determined.
Figs. 4 and 5 show a similar device as Figs. 2 and 3, with the difference that two pressure pads 14 only after the concrete block has hardened, z. B. have been used in recessed or subsequently chiseled out or drilled holes.
For this purpose, the pressure pads have an elongated shape. After they are inserted into the holes 15, e.g. B. Cement mortar introduced, so there. the spaces between Lochwa. ndung and pressure pad are filled in on both sides of the same and the latter is completely embedded. After hardening, this mortar forms an abutment. Pressurized fluid conducted through the lines 16 into the cushions 14 can then be pressurized by means of the pump 17, so that the concrete block is then torn in the plane of the pressure cushions with a certain pressure effect. The pressure applied can easily be determined on the basis of the specific pressure read on the manometer 18.
It is noteworthy that even with a high liquid pressure of e.g. B. 300 atmospheres the stress on the Eissenbleohes is very low, since the bead arranged on the circumference of the cushion only needs to have a small height. For example, the clear diameter of the bead only needs to be a few millimeters. The cushion can then have sufficient, unhindered expansion capability, in that the shortening or lengthening of the body to be tested that occurs under the test pressure is also only a fraction of a millimeter or only a few millimeters until it breaks. In the present example, too, until the blasting or
When the block tears the sheet metal of the cushion open on the surrounding material and has no other task than to create a tight seal. As a result, the pressure cushions can consist of relatively thin sheet metal, and care must then be taken that after the crack becomes visible on the outside of the concrete block, no more pressure fluid is supplied to the cushion. The cushion can then be used repeatedly and, if necessary, be pushed back to its original shape by means of suitable devices before reuse.
The use of the previously known means for tearing up large concrete blocks is out of the question in practice because of the relatively high costs associated therewith, while the method described can be carried out in a simple and economical manner.
In the same way, as shown in FIGS. 2 to 5, parts of finished structures made of concrete, masonry or natural rocks and the like can be separated or blasted off. You then get clues about the strength ratios when you cut off the pieces. B. with a device according to Fig. 1 or 4 and 5 still further pr fen.
The method is also suitable for testing the concrete in the structure itself, e.g. B. the concrete of dams or the like. For this purpose, according to Fig. 6 from the concrete z. B. a barrier wall slots 19 and 20 chiselled out. In two opposite, parallel slots 19, pressure cushions 21 are inserted in this way and the spaces between the cushions and the slot are walled with abutments 31, e.g. B. made of mortar, that the edges of the pressure pad are left free. After this filling material has hardened, pressure fluid is supplied to the pressure pad 21 through the lines 32 and placed under pressure.
The pressure cushions then exert a pressure on the one hand against the surfaces 22 of the barrier wall and on the other hand against the concrete block 23 to be tested present between the slots, so that the behavior of the concrete of the barrier wall under pressure can be determined.
As a result of the intended design of the pressure cushions, sufficiently large slots for inserting Dmlek cushions can be left out in a building right from the start. In the device according to FIG. 7, a slot 24 is provided in the wall of a concrete structure and two slots 25 - shown by dotted lines - are made at a distance from one another, transversely to slot 24, to partially expose the parts of the material to be checked that are adjacent to the slot .
In the slot 24, a pressure pad 26 is used, the spaces between it and the concrete structure by abutments 27, z. B. from mortar, are filled.
If, after this mortar has hardened, pressurized water is fed to the pressure cushion through line 33 and this is put under pressure, pressure is exerted on the surfaces 28 of the structure. Even if the concrete of the test good should yield ela more in the area of the outside 29 than on the inside because of the connection there with the rest of the concrete of the structure 30, the pressure transmitted by the mortar 27 remains evenly distributed, accordingly the liquid pressure in the pressure pad. In this case, the cushion will expand a little more near the outer surfaces than on the side of the inner concrete.
In any case, the specific pressure at which destruction of the concrete on the outside 29 occurs can be determined. It should be emphasized that these conditions, which are favorable for concrete testing, cannot be achieved using the piston presses known up to now, since with the piston press the main pressure is naturally only transmitted at the point where the concrete has the least elastic flexibility.
Of course, nothing stands in the way, instead of the mortar 31 (Fig. 6) and 27 (Fig. 7) z. B. appropriately shaped plates, e.g. B. made of iron to use in the spaces.
The pressure cushions 21 and 26 could also be inserted when the building in question is concreted, so that it is then not necessary to chisel out or cut out special slots 19 or 24. After the concrete has hardened, the pressure medium supplied to the pressure pad is then put under pressure. In place of the slots 20 and 25 when concreting the building, deposits such. B. cardboard or the like, are inserted so that separation joints arise. It is advisable to use cardboard that is as flexible as possible, e.g. B. asphalt cardboard to be used so that the deformation of the components stressed by the pressure pad can occur unhindered.
For carrying out a tensile test on concrete, for example a barrier wall. a device according to Fig. 8 can be used.
Two narrow slots 34 and a slot 35 following the sides of a rectangle can be seen from the outer surface of the concrete wall, e.g. B. drilled out of this. Elongated pressure pads. the length of which is expediently approximately equal to the seat depth, are introduced into the slots 34, and the remaining free space in the slot is provided with abutments, e.g. B. from mortar. filled out. After it has hardened, the pressure pad is a pressure medium, for. B. pressurized water, supplied and pressurized.
Here tensile stresses occur in the concrete surface indicated by a dotted line 37 in Fig. 8.
If the lower - in Fig. 8 horizontal - part of the slot 35 is widened downwards so that it becomes accessible, the single-arm concrete test specimen surrounded by the slots can also be detached from the concrete wall on its back by making a slot will. The L-shaped body is then completely detached from the concrete, so that the test is no longer influenced by the connection with the concrete.
The test equipment according to Figs. 6 and 7 shows how special anchoring constructions, such as those required for the equipment according to Fig. 1, can be saved during pressure tests.
For this purpose, a pit can also be dug for the compressive strength test of the material of structures in the subsoil and two opposite sides of the pit designed as abutments to absorb the forces exerted by the pressure pads. In rocky ground, as he z. B. is to be found at construction sites of dams, the conditions are particularly simple, since the rocky subsoil is generally able to absorb greater pressure forces easily. Fig. 10 shows a facility for this type of test.
A pit has been broken out of the rock 43. hen that is large enough to accommodate, for example, a concrete cube 1 m3 in size, along with the pressure pad and other necessary equipment. The unevenness of the two opposite pit walls 44 and 45 as well as the bottom 46, which are present from the rock eruption, are leveled out by concrete layers 43a, which can also serve to distribute pressure. In the interests of good pressure distribution, this concrete 43a is expediently provided with iron reinforcement.
The prerequisite is of course that both the rock 43 and the concrete 43a have sufficient strength to be able to withstand the test pressure with certainty.
The cube 47 to be tested is lowered into the pit prepared in the manner described and is there supported on two rollers 48 which rest on the bottom of the pit.
The rollers 48 offer the advantage that the cube does not suffer any significant or at least no undefined secondary stresses during the compression due to its lower support.
The two pressure pads 49 are placed on two opposite cube surfaces between the pit walls 43a and the cube 47 and the two spaces 50 for the purpose of forming abutments for. B. filled with mortar. This mortar must also have a greater compressive strength than the cube to be tested. The pressure lines 51 for the supply of the pressure fluid are connected to the pressure cushions, which by means of the pressure line 59 with a pressure pump, not shown, which z. B. can be operated by hand to pressurize the filled hydraulic fluid, are connected.
So that the air present in the cushion can escape from the pressure cushions when the pressure fluid is supplied, venting valves 55 are provided at the highest points of the cushions. As soon as the cushions are filled with pressure fluid, the venting valves 55 are closed and the cushions are pressurized by further supplied fluid. The pressure transfer area of each cushion is the same size as the cross-sectional area of the cube. The pressure exerted on the cube can be determined by means of the manometer 53 built into the pressure line.
Finally, the shut-off valve 54 in the pressure line can also be closed in order to be able to switch off the pressure pump. If it is a question of testing a cube with a side length of 100 cm and the liquid pressure determined when the cube breaks is 600 kg / cnr, the pressure of the pressure pad is given
600 X 100 X 100 = 6,000,000 kg.
The example shows how a pressure of 6000 tons can be exerted with simple means. If one wanted to generate this enormous pressure by means of a hydraulic piston press, it would have to be very enormous in relation to the costs of the test device described.
To exert the pressure on the cube to be tested, e.g. B. the left ge drawn pressure pad suffice, the right ge xeichnete could be omitted together with the mortar pad 50. In this case, the cube 47 on the right-hand side would be supported directly against the wall 43a.
However, this direct support would have the disadvantage that it is hardly any. the unevenness of the bearing surfaces to be avoided would not result in a completely evenly distributed transfer of the test pressure onto the right wall. It is recommended to use a pressure pad on both sides. That’s enough. Simply fill a pressure cushion with liquid and close the filler neck tightly, i.e. not pressurize the filled pressure liquid by means of the pump.
It can be useful to provide several back cushions on top of one another, since then the ice deformation corresponding to the compression of the test body and the abutment is distributed over several cushions.
The expansion of each crack míl is reduced the greater the number of cushions. The lower the lifting height, the lower the stress on the cushion sheet, an advantage that can be important when using very high fluid pressures.
In Fig. 11 a use of four pressure pads is shown. in which the mortar layers 50 shown in Fig. 10 are superfluous. It is thus possible to shorten the preparation time for the experiment, since it is no longer necessary to warn off the hardening time of the mortar layers 50. The rollers 48 rub on carriers so that the underside of the cube can also be viewed during the.
Between the pairs of cube sides arranged on the opposite side of the cube, a plate 59 shaped to match the pressure pad is arranged in each case.
@ tie plate can e.g. B. made of iron or iron belon.
The cushion indicated on the far left in Fig. 11 leans against an iron plate 62, for example. The space between this plate and the pit wall 43a is filled with a suitably iron pair of flat plates 65es could also be thin flat plates. The plate 62 is equipped with screws 63 which can be supported against iron support plates 64, for example.
If the screws 63 are tightened, the plate 62 moves accordingly to the right and presses the four pressure pads 49 together somewhat when the taps 54 are open.
The distance between the plate 62 and the wall 43a increases, so that the wedge plates 65 can then be easily inserted or removed. If, in the latter case, the screws 63 are released again, the plate 62 can be pushed back against the wall 43a, and the adjacent pressure pads along with the plate 59 can be removed. If the cube 47 is now rolled to the left on the rollers 48, the pair of cushions on the right can also be removed. The device thus allows the testing device to be removed and installed in a simple manner without being there. the height of the pressure pad needs to be changed significantly.
The cushions 49 and the plates 59, 62, 65 are expediently supported on auxiliary scaffolding and provided with devices for lowering and raising them again. It is also advisable to provide a suitable device for moving the test body.
In Fig. 1 @ a pressure pad is shown which consists of two metal sheets, the edges of which are bent towards one another and connected to one another by means of a weld seam 58. so that a circumferential bead is formed. If you choose z. For example, the diameter of the bead marked with 56 and the sheet thickness marked with 57 is 4 mm, the maximum sheet metal stress at a liquid pressure of 600 atü 1 X 600: 0.4 X 2 = 750 kg / cm2.
If 2 m2 of sheet metal are required for a pressure pad with these dimensions, it weighs around 70 kg in total. The shaping of the sheet metal on the edge and the welding together of the same can be done by a skilled metalworker and welder within a few working days if he has the usual tools available. The cost of such a pressure pad is therefore relatively low. It will therefore also be used to a greater extent for tearing tests on building materials that are mainly only subjected to pressure in the building. On large test items, e.g. B. concrete blocks, feasible tear tests are often much more informative than a pressure test can be.
If, for example, a stone in the concrete is torn, this gives a very extensive information about the strength ratios of the connecting mortar. The conclusions to be drawn from such a result are of a very different kind than those which result from the destruction of a stone when a concrete cube is pressed. For example, it is also possible to move from the previous, in some cases inadequate, test of relatively small concrete cubes for compressive strength to the economically viable compressive strength test of large concrete blocks.
Since with the pressure pad in a very simple way the pressure for a long time, z. B. can be maintained for months or years, it is also up to the hand to pay greater attention to the deformation of the test material that occurs, e.g. B. during the action of the pressure load considered permissible for the building material to be tested. hung. The observation of the deformation phenomena from the beginning of the test up to the reaching of the strength limit gives the expert a very informative picture of the material properties of a building material. At the same time, the important influences of shrinkage, creep and the like can be observed without difficulty.
If necessary, the use of a bead on the pressure pad, as described above, can be dispensed with and two flat, equal-sized sheets, the size of which appropriately corresponds to the building to be tested, are simply welded together ver at the edge, z. B. by means of the electric seam welding process.
In the known testing machines, the expansion of the body to be tested in the direction transverse to the test pressure is inhibited as a result of the friction occurring between the pressure plate and the test body. In close proximity to the contact surface between the pressure plate of the test machine and the test body, e.g. B. a concrete cube, the hindrance to the transverse expansion of the cube is strongest and least in the center of the cube.
As a result of such an unequal transverse expansion, unequal stress ratios also occur in the cube, which can be clearly seen especially in the cube samples. B. often disintegrates into individual pyramidal pieces.
In the device according to FIG. 13, the test object 75 and the pressure pad 67 are inserted between the abutment plates 66. At a certain liquid pressure and a certain clear bead height, a tensile force that can be easily determined by computer is generated in the case of stationary plates 66 in the cushion wall 69. This tensile force naturally creates an elastic extension of the wall 69. By choosing a certain thickness of the walls that transmit the pressure or the bead height, the elastic extension of the walls 69 can be equal to the unhindered transverse extension of the test body 75.
In the case of the cushion shape shown in FIG. 13, the expansion of the walls 69 can proceed unhindered, even if the cushion walls resting on the abutments 66 cannot move freely due to the friction or the shape of the abutments. The level of compressive strength of the concrete cube is therefore in no way influenced by an obstructed transverse expansion.
The conventional determination of the thickness of the cushion walls 69 to be provided can take place, for example, as explained below. The following terms can be used: Renewal of the length unit of the
Eissen plate 69 under the action of the tensile force Z: @@ = tensile stress in the plate 69 as a result of the
Tensile force Z; @B = Shortening of the length unit of the
Concrete cube 75 in the direction of the
Test pressure: @@ B = transverse extension of the unit of length of the concrete cube 75: @@ = ratio @B: @qB; li, liquid level in the bead:
@ = Thickness of the sheet 69; p = liquid pressure.
@ the lengths of the cube side and the pressure area 69 of the cushion are to simplify the calculation as being the same length at nain zist:
Qo lap "J? E" 2S
SB
SnB = m EBm Equalizing both values gives: hp p 2sJEB If one sets Ess: EB = n, the following relationship is obtained for the sheet thickness s: s = hm / 2n @ F rn = 15 and m = 6 becomes s = h / 5¯. Either s or h can be selected.
In order to enable the unimpeded transverse expansion of the test specimen, even with the known compressive strength test phase, pressure cushions are inserted between the pressure plates of these machines and the test specimen. If their wall thicknesses correspond to the formula developed above, the expansion of the pressure surfaces is equal to the transverse expansion of the test body. The abutment plates 66 in Fig. 13 could be the pressure plates of the test machine. Two pressure pads 67 are placed between the two pressure plates and the concrete cube 75 to be tested.
They are filled with liquid by means of the lines 72, the vent valves 71 remaining open until there is no more air in the cushions.
Then the stop cocks 73 of the lines 72 are closed. As soon as pressure is exerted by the testing machine, the upper pressure plate moves in the direction of arrow D against the lower pressure plate, a corresponding liquid pressure being generated in the pressure pad. At the same time, the test body 75 also comes under pressure.
Since the expansion of the two cushion walls 69 is equal to the transverse expansion of the concrete cube 75, the test body 75 can expand unhindered in the transverse direction to all sides. For the purpose of checking the test result, the two manometers 74 are provided, by means of which the pressure exerted on the test body 75 can be checked.