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Verfahren zum Ermitteln der Zusammendrückbarkeit und von Ungleichmäßigkeiten
an porenelastischen Stoffen, Schaumstoffen, Faserstoffen oder ähnlichen Materialien
und Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens Porenelastische lose oder locker gebundene
Dämmstoffe, z. B. Bahnen, Matten, Filze und Platten, nachstehend Prüfstoffe genannt,
finden im Hochbau zur Schall- und Wärmedämmung Verwendung. Die Ermittlung der Zusammendrückbarkeit
dieser Stoffe erfolgt in spezifischer Hinsicht auf den Verwendungszweck zur Feststellung
ganz bestimmter Materialeigenschaften und etwaiger Ungleichmäßigkeiten im Material
(im Beispielsfall zur Feststellung genügender Dämmwirkung). Sie wurde bisher in
der Weise vorgenommen, daß Probe stücke von einer Fläche von 50.50 zu 50 cm = 2500
cm2 entnommen wurden, um sie zwischen zwei ebene Platten zu legen. Dabei mußte das
Gewicht der oberen Platte einer normmäßig festgelegten gleichmäßigen Belastung entsprechen
(z. B.
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10 kg/m2). In der Mitte war eine solche Platte mit einer Meßöffnung
versehen, an welcher der Abstand zwischen beiden Platten mit einer Meßnadel gemessen
wurde. Daraus ergab sich die sogenannte Nenndicke des zu messenden Prüfstoffs. Alsdann
erfolgte eine zusätzliche Belastung der aufgelegten Platte für die Durchführung
einer zweiten Messung (z. B. durch Auflage vonZusatzgewichten, durch die eine Belastung
von 200 kg/m2 herbeigeführt werden konnte). In entsprechender Weise wurde danach
der Abstand zwischen beiden Platten wie bei der ersten Messung erneut gemessen,
womit die Dicke des Prüfstofis im zusammengedrückten Zustand festgestellt war.
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Weiter ist es bekannt, bei der Untersuchung der Zusammendrückbarkeit
von Elastomeren und Kautschuk einen großflächigenDruckstempel aufdenPrüfkörper einwirken
zu lassen und die sich unter dem Einfluß der Belastung einstellende Dicke zu messen.
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Eine solche Messung der Zusammendrückbarkeit ist genau von einer
Härtemessung, wie sie in der Materialprüfung verwendet wird, zu unterscheiden.
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Bei einer Härtemessung wird die Eindringtiefe eines einzelnen in die
Oberfläche eines Prüfstoffs eingepreßten Bolzens in der Weise gemessen, daß die
erreichte jeweilige Entfernung der Bolzenspitze von der durch ihn eingedrückten
Oberfläche festgestellt wird. Bei einigen der Härtemessung dienenden Vorrichtungen
sind in Verfolg dessen die den Meßbolzen umgebenden oder ihm beigegebenen Auflageflächen
nicht plan, sondern dreifüßig, einem Kreisbogen angepaßt oder in sonstigen geometrischen
Formen, dem jeweils verfolgten Zweck entsprechend, ausgebildet. Die Eindringtiefe
des Meßbolzens ist dabei ein Maß für die Härte des Materials.
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Die herkömmlichen Meßverfahren haben in der Praxis mehrere Nachteile.
Einmal wirken sich alle Ablese- und Meßfehler unmittelbar als Fehlangaben
für die
Dicke des gemessenen Prüfstoffs aus. Ferner wird der Prüfstoff dort, wo er ungleichmäßige
Stellen aufweist, also an den weichen und dünnen Stellen, von der großflächigen
und starren Stahlplatte überbrückt, da die belastende Platte in der Hauptsache von
den dicken bzw. harten und festen Stellen des Prüfstoffs getragen wird. Auf diese
Weise läßt sich mit der bisher gebräuchlichen Meßvorrichtung nur ein Mittelwert
oder ein Näherungswert finden. Diese Werte sind jedoch für den eigentlichen Zweck
der Messung, die in erster Linie die Auffindung etwa vorhandener weicher und schwacher
Stellen des Prüfstoffs zum Ziel hat, praktisch bedeutungslos. Durch das Vorhandensein
vereinzelter schwacher Stellen im Prüfstoff entstehen Schallbrücken, die nicht nur
den Schallschutz beispielsweise eines schwimmenden Estrichs gegen Trittschall mindern,
sondern ihn oft geradezu unwirksam machen können. Durch diese Mängel verfehlt ein
benutzter Dämmstoff, mag er sonst auch noch so geeignet erscheinen, seine Zweckbestimmung
unter Umständen vollständig.
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Ferner hat die Praxis hinsichtlich der nachzuweisenden Meßwerte überdies
gezeigt, daß der früher als ausreichend angenommene Prüfdruck von 20 g/cm2 unzulänglich
ist. In Zukunft werden Flächenpressungen von l,0kg/cm2 oder sogar von 3,0kg/cm2
für Prüf- und Vergleichszwecke voraussichtlich verlangt werden. Die Durchführung
derart verschärfter Prüfungen würde aber nach dem bisherigen Prüfverfahren
Belastungen
von 2500 bzw. 7500 kg für eine Fläche von 0,25 m2=2500 erfordern. Derartig hohe
Drücke können bei den bisherigen Prüfverfahren mit bloßen Auflagegewichten überhaupt
nicht mehr erzeugt werden; sie setzen vielmehr kostspielige Betriebseinrichtungen
voraus, z. B. die bei Materialprüfungsstellen üblichen hydraulischen Pressen. Es
ist also ganz ausgeschlossen, daß solche Prüfeinrichtungen ortsbeweglich an Baustellen
eingesetzt werden können.
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Die Nachteile der bekannten Prüfmethoden werden durch ein neues Meßverfahren
und danach entwickelte Meßvorrichtungen ausgeschaltet, wobei Proben der Prüfstoffe
an beliebigen Orten ohne komplizierte Hilfsmittel zuverlässig und schnell auf die
erforderlichen Werte abgedrückt und damit auf die erforderlichen Eigenschaften geprüft
werden können, und zwar nicht nur auf die heute üblichen niederen Werte, sondern
unter Berücksichtigung der künftig anzuwendenden wesentlich höheren Flächenbelastungen
oder Pressungen.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß in der Weise, daß
der Prüfkörper gleichzeitig durch zwei oder mehrere mittels eines Zwischengliedes
verbundene, durch ihr Eigengewicht wirkende Druckstempel oder -platten belastet
und die sich unter der Belastungseinwirkung ergebenden Dicken am Ort jedes einzelnen
Druckstempels bzw. jeder einzelnen Druckplatte gemessen werden. Die Belastungen
können aber auch stufenweise einstellbar sein. Die durch die jeweiligen Zusammendrückungen
des Prüfstoffs verbliebenen Restdicken werden durch einen oder mehrere an sich bekannte,
mit aufgelegter Meßskala versehene Meßkeile leicht und insbesondere ohne Umrechnung
abgelesen.
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Hierdurch wird ermöglicht, gleichzeitig sowohl die jeweiligen Dicken
in Abhängigkeit von der Belastung als auch gleichzeitig etwaige Ungleichmäßigkeiten
des Prüfstoffs in einfacher Weise zu messen. Die Verwendung von kostspieligen Pressen
und Geräten wird dadurch entbehrlich.
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Nachstehend werden ohne Erschöpfung der Möglichkeiten dieses neuartigen
Meßverfahrens zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Meßvorrichtungen für Dämmatten
beschrieben: Als Stempelprüfplatte (vgl. Fig. 1, la und 2 der Zeichnungen) wird
eine Meßvorrichtung vorgeschlagen, mittels deren die gleichmäßige Beschaffenheit
und das Verhalten des Prüfstoffs festgestellt werden kann; besonders sollen damit
die schwachen und dünnen Stellen ermittelt werden. Zu diesem Zweck sind drei Druckstempel2
an einer aus geeignetem Stoff (z. B. Metall, Sperrholz oder Kunststoff) hergestellten
dreieckförmigen Kopfplatte 1 fest angeordnet.
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Diesen Druckstempeln ist in angemessenen, durch die Zweckerfüllung
bestimmten Abständen nach außen je ein Meßstempel 3 zugeteilt, der ebenfalls mit
der Kopfplatte fest verbunden ist. Die Druckstempel und Meßstempel sind gleich lang.
Ihre unteren Flächen sind plangeschliffen. Die Durchmesser der Druckstempel sind
so zu wählen, daß durch die im Vergleich zu den bisher gebrauchten Meßplatten wesentlich
geringeren Auflageflächen eine die dünnen oder schwachen Stellen überbrückende Wirkung
praktisch nicht mehr eintritt. Die wirksame Druckfläche der Druckstempel kann durch
Unterschieben von dünnen Metallscheiben (s. Fig. 4 und 5) mit wechselnden Durchmessern
bzw. flächen nach Bedarf verändert
werden. Die Durchmesser der Meßstempel können
indessen geringer sein als die der Prüfstempel. Das Eigengewicht des Meßgeräts kann
dabei so auf die Flächen der Druckstempel abgestimmt sein, daß unter den Druckstempeln
eine ganz bestimmte Flächenpressung erzeugt~wird (z. B. 100 g/cm2).
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Wird das erfindungsgemäße Meßgerät auf eine glatte und ebene Unterlage
gesetzt, ruht es auf allen Druck-und Meßstempeln zugleich. Auf diese Weise läßt
sich vor der Ingebrauchnahme der einwandfreie Zustand des Meßgeräts leicht überprüfen.
Bei der Untersuchung des Prüfstoffs werden die Probe stücke auf eine feste und ebene
Unterlage gelegt. Dabei sind sie so zu schneiden, daß sie von den drei Druckstempeln
belastet werden, während die drei Meßstempel frei von der Kopfplatte herabhängen,
ohne die ebene Unterlage zu erreichen.
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Unter dem Gewicht des Meßgeräts drücken sich nunmehr die Druckstempel
in den Prüfstoff ein. Der Abstand zwischen den frei schwebenden Meßstempeln und
der ebenen Unterlage zeigt alsdann die jeweilige Dicke an, auf welche der zu messende
Prüfstoff unter den Druckstempeln zusammengedrückt ist. Die Abstände können durch
an sich bekannte Meßkeile (Fig. 2) oder auf eine andere zweckentsprechende Weise
gemessen werden. Bei der Messung werden die Meßkeile leicht zwischen die ebene Unterlage
und die frei schwebenden Meßstempel bis zum Anstoßen geschoben (Fig. 1 a).
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Zweckmäßigerweise werden solche Meßkeile mit einer flachen Neigung
im Verhältnis von etwa 1:10 hergestellt. Bei einer aufgelegten Meßskalateilung von
2 mm Strichfolge würde jeder Strichabstand eine wachsende Keildicke von 0,2 mm bedeuten
(Fig. 2 a).
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Dickenunterschiede von 0,2 mm lassen sich gut ablesen. Bei einer solchen
Benutzung der Meßkeile bedarf es keiner Umrechnung mehr. Erfahrungsgemäß genügt
die im Beispielsfall erzielbare Genauigkeit von 0,2 mm durchaus. Bisher begnügte
man sich im allgemeinen schon mit einer Meßgenauigkeit von nur 0,5 mm.
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DieDreipunktlagerung des Meßgeräts gewährleistet, daß jeder Druckstempel
unabhängig von den beiden anderen auf den Prüfstoff drückt. Jeder der Stempel kann
sich daher selbständig abwärts bewegen. Dies wird stets dann der Fall sein, wenn
der Prüfstoff Stellen aufweist, die verschieden fest sind. Der alsdann verbleibende
jeweilige Abstand zwischen den frei schwebenden Meßstempeln und der ebenen Unterlage
wird in diesen Fällen entsprechend verschieden sein, was bei der Messung mit den
Meßkeilen ohne besondere Schwierigkeiten feststellbar ist.
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Die Vorteile des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Meßgeräts sind augenscheinlich. Bei jedem zu messenden Prüfstoff können gleichzeitig
an drei Stellen Messungen der jeweiligen Dicke vorgenommen werden. Dies ist bei
Dauerbelastungen besonders vorteilhaft. Bei guter Übereinstimmung der abgelesenen
drei Werte sind Rückschlüsse auf die Gleichmäßigkeit und Güte des Prüfstoffs erfahrungsgemäß
ohne weiteres möglich. Es lassen sich aber mit jedem der drei Druckstempel auch
kleinere Teilstücke von drei verschiedenen Lieferungen oder von drei verschieden
entnommenen Probestücken derselben Lieferung in einem einzigen Verfahrensgang messen.
Neben den geschilderten Vorteilen ergibt die gleichzeitige Verwendung dreier Meßkeile
noch einen Zeitgewinn.
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Ferner können alle bei einer Messung anwesenden Personen zugleich
die Ablesung bzw. das Meßergebnis mit einem Blick überprüfen.
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Schließlich gestattet das erfindungsgemäße Prüfgerät die Anwendung
höherer Flächenpressungen ohne kostspielige Betriebseinrichtungen wie beispielsweise
unter Verwendung von hydraulischen Pressen.
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Dabei werden Zusatzbelastungen in verschiedener Weise auf die Mitte
der Kopfplatte aufgebracht. Als einfachstes zusätzliches Belastungsgewicht steht
das Körpergewicht eines Menschen zur Verfügung. Wird die Zusatzlast in die Mitte
der Kopfplatte aufgesetzt, erhalten die drei Prüfstempel infolge der Dreipunktlagerung
den gleichen Belastunganteil.
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Eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausüben des erfindungsgemäßen
Meßverfahrens stellt die Sattelprüfplatte dar (Fig. 3 und 3 a). Sie soll dem Zweck
dienen, Prüfstoffe auf der Baustelle schnell und mit ausreichender Genauigkeit ohne
schwere und kostspielige Prüfmaschinen auf ihre vorschriftsmäßige Zusammendrückbarkeit
zu prüfen und an Hand von Stichproben Mittelwerte oder auch Einzelwerte zu messen.
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Die Verwendbarkeit kleiner Probestücke der Prüfstoffe und entsprechend
kleiner Belastungsplatten mit z. B. je 100 cm2 Fläche entspricht dabei den besonderen
Bedürfnissen der Praxis. Häufig wird die Anlieferungsstärke oder die Nenndicke der
Dämmstoffe jeweils an Probestücken von 10 10 cm Größe gemessen. Deshalb sollen die
gleichen Probestücke der Dämmstoffe auch für die Belastungsproben weiterbenutzt
werden. Daraus ergibt sich wiederum die Größe der Grundplatte, die zur Belastung
jeweils auf zwei Prüfstücke gleichzeitig aufgelegt wird.
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Das Gerät besteht aus einer Grundplatte 9, 10, zwei Gewichtsausgleichstücken
14, zwei Sattelstücken 12, einer Verbindungsstange 6 der beiden Sattelstücke aus
Rundstahl und einem Meßkeil 7.
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Die Grundplatte wird aus den zwei quadratischen Druckplatten 9, dem
bei der Messung frei dazwischen schwebenden Zwischenglied 10, unter dem das Meßergebnis
abgelesen wird, und den beiden zusätzlichen Meßnasen 11 gebildet. Durch die Aussparung
in der Mitte der Grundplatte entsteht eine Verlagerung des Gewichtsschwerpunktes.
Um gleichwohl eine gleichmäßige Druckverteilung zu erreichen, sind zwei Gewichtsausgleichstücke
14 auf der Grundplatte befestigt.
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Damit ist der Momentenausgleich, bezogen auf die große Hauptachse
A -A, wiederhergestellt. Ebenfalls auf der Grundplatte befestigt sind zwei Sattelstücke
12, welche durch die Verbindungsstange 6 verbunden sind.
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Die einzelnen Teilgewichte des Geräts sind beispielsweise so aufeinander
abzustimmen, daß die gesamte Prüfplatte rund 4000 g schwer ist. In diesem Falle
entspricht die Flächenpressung unter der Sattelprüfplatte gerade einer normenmäßig
vorgeschriebenen Flächenbelastung von 200 kg/m2 oder 20 g/cm2 zur Prüfung der Dämmstoffe
»unter Belastung«. Die Restdicke und damit die Zusammendrückung der Prüfstoffe unter
der Prüfplatte wird alsdann auf einem Meßkeil 7 abgelesen. Zu diesem Zweck wird
der Meßkeil unter das Zwischenglied 10 geschoben. Die Ablesung erfolgt alsdann unterhalb
der unteren Kante von der Aussparung, also unter dem Mittelpunkt der Platte (vgl.
hierzu die Achse A-A).
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Vorteilhaft ist, daß bei der Ablesung Verkantungen der Prüfplatte
ohne Einfluß auf das Meßergebnis
bleiben. Wenn die beiden Probestücke sich verschieden
stark zusammendrücken, liefert die Ablesung sofort und ohne Umrechnung die Dicke
und damit auch die Zusammendrückung von zwei Probestücken als Mittelwert. Zusätzlich
besteht aber auch die Möglichkeit, genauere Einzelmessungen an den beiden Meßnasen
11 auszuführen.
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Die Ablesung unter dem Schnittpunkt der beiden Hauptachsen (in der
Zeichnung sind sie durch die Linien A-A und die Linie B-B dargestellt) liefert stets
sofort den Mittelwert der Zusammendrückungen beider Probestücke, auch wenn aus irgendeinem
Grund eine geringe Kippbewegung der Platte um eine anders gerichtete Achse eintreten
sollte.
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Im Baubetrieb ist es jedoch notwendig, die Prüfungen der Dämmstoffe
mit wesentlich höheren Flächenpressungen als mit 20 g/cm2 auszuführen. Infolge der
zwei Sattelstücke 12 ist es möglich, vorzugsweise walzenförmige Zusatzgewichte auf
die Grundplatte aufzulegen und danach die zugehörigen Dicken der Dämmstoffe bzw.
deren Zusammendrückungen in der vorbeschriebenen Weise zu messen. Für noch größere
Belastungsgewichte dient die auf dem Gerät befestigte Verbindungsstange 6 als Auflager.
Die Sattelstücke sowie die Verbindungsstange bewirken zwangläufig, daß die verschiedenen
Zusatzgewichte mittig, d. h. senkrecht und parallel oberhalb der Achse A-A als belastende
Kräfte angreifen und daß durch diese konstruktive Anordnung störende Kippmomente
vermieden werden.