NO179343B - Fremgangsmåte og anordning for måling av egenskapene til en stiv komprimerbar masse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for måling av egenskapene, spesielt komprimering, til en stiv komprimerbar masse, så som en fersk støpbar betongmasse, en lignende jordmasse eller tilsvarende.

Innen betongindustrien har utviklingen ført til anvendelse av betongmasser som inneholder mindre vann. Årsaken til tidligere nevnte faktum er at med massen kan det generelt oppnås bedre holdfasthetsverdier jo mindre vann som finnes i massen, forutsatt at massen kan komprimeres godt. I praksis utgjør den tilstrekkelige vannmengden for hydratisering 20-30% av mengden av sement, dvs. W/C-forholdet er i området på 0,20 - 0,30. Dessuten blir sementen nå for tiden malt veldig fint, slik at holdf astheten til betongen som oppnås skal kunne utnyttes bedre og hurtigere enn tidligere. Disse såkalte jordfuktige massene er vanskelige å bearbeide og støpe. Disse massene kalles ofte for stive masser.

Tidligere nevnte stive masser anvendes for eksempel i moderne glidestøpningsprosesser samt i valstetning. Til tross for at det for smidige masser finnes anvendbare fremgangsmåter og anordninger for måling av massenes egenskaper, f.eks. komprimering, gjør problemet med anvendelse av betongmasser at det eksisterer et savn for hensiktsmessige fremgangsmåter og anordninger for en viss måling av de stive massenes komprimering. Jo tettere betongen er i det ferdigstøpte produktet, desto større holdfasthet kan oppnås, og på grunn av dette er opplysninger om den støpbare betongmassens komprimeringsegenskaper meget viktige med hensyn på et godt sluttresultat.

Betongmassenes komprimerbarhet er vesentlig avhengig av massens "stivhet", dvs. generelt ved en mengde vann som den inneholder. Når massen er for stiv, er det vanskelig å komprimere støpestykket og det blir rikelig med porer i støpestykket. Når massen er for smidig, inneholder den selvsagt unødig vann og dette gjør holdfastheten dårligere. Sluttresultatet er dårlig, og i støpningen som skjer uten fast form er det vanskelig å kontrollere stykkets form og toleranser. På massens komprimerbarhet innvirker ikke bare bestanddelenes mengder og forhold, men også bestanddelenes kvalitet, størrelse og andre tilsvarende faktorer. På grunn av tidligere nevnte årsak, er det viktig å få pålitelige opplysninger om massens komprimeringsegenskaper.

Komprimeringsegenskapene til de stive betongmassene har man tidligere, da hensiktsmessige målingsfremgangsmåter og målingsanordninger var et savn, forsøkt å oppnå til og med ved å eksperimentere for hånd. Slik vurdering forutsetter god yrkesdyktighet, og undersøkingen er alltid usikker og subjektiv og resultatet er ofte at de støpte produktene forkastes.

Som et eksempel på mere utviklede fremgangsmåter og anordninger ved undersøkelse av stive massers egenskaper, kan fremgangsmåten og anordningen som beskrives i FI-patentskrift 71619 nevnes. Denne kjente fremgangsmåten er en såkalt indirekte fremgangsmåte, der det som oppstår observeres ved hjelp av en prøve som tas ut av massen. Økning av tettheten til prøven i eksperimentet forklarer massens komprimering. Den tidligere nevnte kjente fremgangsmåten egner seg bare for undersøkning av egenskapene som skjer ved hjelp av en prøve. Før opplysningene som oppnås gjennom fremgangsmåten ifølge FI-patentskriftet 71619, er det f.eks. i undersøkningsar-beidet nødvendig med andre opplysninger som vedrører komprimeringen. Variasjonen i stenmaterialets kvalitet må f.eks. nøye tas med i betraktning. Stenmaterialets egenvekt må være nøyaktig kjent på grunn av at den virker inn på tetthetsmålingene.

Den ferske støpbare betongmassen er ikke den eneste massen som man vil undersøke egenskapene til. Bortsett fra betongmassene, kan man som eksempel på slike masser nevne jordmas-ser, asfaltmasser osv.

Foreliggende oppfinnelse vedrører følgelig en fremgangsmåte for måling av egenskapene, spesielt komprimering, i en stiv komprimerbar masse så som en fersk, støpbar betongmasse, en lignende jordmasse eller tilsvarende, kjennetegnet ved at det under massens (5) komprimering blåses et gassaktig trykkmedium gjennom massen (5) og samtidig observeres den av stigningen i strømningsmotstanden forårsakede trykkøkning hos det gassaktige trykkmediet på massens (5) overflate.

Oppfinnelsen vedrører også anordning for måling av egenskapene, spesielt komprimeringen, til en stiv komprimerbar masse, så som en fersk støpbar betongmasse, en lignende jordmasse eller tilsvarende, kjennetegnet ved at anordningen omfatter en åpning (6) som er utført i veggen (4) som avgrenser den komprimerbare massen (5), og en til åpningen tilsluttet trykkmediumkilde (9) for blåsing av et gassaktig trykkmedium gjennom åpningen (6) på massens (5) overflate og videre gjennom massen, og en måleanordning (10) for måling av trykkmediets trykk på overflaten av massen.

Oppfinnelsen er basert på en viss egenskap hos den stive komprimerbare massen, m.a.o. idet en ukomprimert stiv betongmasse f.eks. inneholder ca. 20-50 volum-# luft. For å beskrive tidligere nevnte faktum, kan man forestille seg at betongen inneholder bare store stenmaterialbiter og fuktig sementpasta. I betongblånderen har sementen blitt fordelt overalt på overflaten av stenmaterialpartiklene. I ukomprimert betong finnes rikelig med lufthull mellom de av sementpastaen dekkede stenmaterialene. Lufthullene finnes dessuten mellom stenmaterialene og sementpastaen. Tidligere nevnte lufthull danner et enhetlig, gjennom betongen strekkende treaksielt nett, hvor f.eks. luft lett kan bevege seg gjennom betongen. I oppfinnelsen går man ut fra at nettverket, som utgjøres av tidligere nevnte hull, forandres når betongen komprimeres, idet til og med luftens strømnings-motstand gjennom betongen forandres på en viss måte. Fordelen med oppfinnelsen er at man ved hjelp av den effektivt kan overvåke komprimeringen av massen, slik at produktenes kvalitet blir som ønsket. Slik kan man unngå forkasting av ferdige produkter og det unødige arbeidet som dette medfører.

Fordelen med oppfinnelsen er også mangesidigheten derav, idet den egner seg for direkte anvending i sammenheng med fremstillingen, f.eks. ved å utnytte betongstykkets fremstillingsform, samt i sammenheng med tidligere indirekte fremgangsmåte. En fordel er også at man ved målingen ikke behøver å passe på hele blandingsoppskriften og materialenes egenvekter.

Nedenfor blir oppfinnelsen forklart mere nøyaktig ved hjelp av et utføringseksempel, som vedrører betongmassen og som beskrives i vedlagte tegning, hvori

figur 1 forestiller som en prinsipiell avbildning av et snitt av ukomprimert betong,

figur 2 forestiller som en prinsipiell avbildning en anordning av oppfinnelsen og

figur 3 forestiller et eksempel på med hjelp av anordningen ifølge figur 2 utførte måling av betongmassenes komprimering.

For å gjøre oppfinnelsen klarere, forklares nedenfor betongmassenes adferd under komprimeringen. I fig. 1 fremstilles prinsipielt et snitt av ukomprimert betong. Fremstillingen i fig. 1 er forenkelt slik at det antas at betongen utgjøres av de store stenmaterialbitene 1 og sementpasta 2. Lufthullene inne i betonger er merket med referansenummer 3. Lufthullene 3 danner et nettverk som strekker seg gjennom betongen, slik som konstatert ovenfor.

Når det utføres en begynnelseskompr imer ing på den i fig. 1 forestilte ukomprimerte betong, så rører stenmaterialbitene igjen seg og nærmer seg hverandre, idet det fremkommer nye berøringspunkter igjennom dem. Sementpasta 2 fyller nøyaktig stenmaterialenes mellomrom og kanalnettet som utgjøres av hullene 3 begynner å tiltettes i ulike punkter. Når man fortsetter komprimeringen, kommer man i et visst punkt til et metningspunkt, som alltid forekommer i godt komprimerte stive betongmasser når alle luftkanaler, som utgjøres av hullene 3, tiltettes. Dermed har den i betongen gjenblivne luften blitt stengt inne i hullene og dannet bobler. Luften i boblene er ca. 1/10 av det som fantes i den ukomprimerte betongen.

Man fortsetter komprimeringen i sluttkomprimeringen, slik at luftboblene tvinges til å komme ut av betongen. Boblene har, når de kommer til betongens overflate, med seg sementpasta som er forandret til slam som ser våt ut.

Det ovennevnte komprimeringsforløpet kan forklares slik at man forestiller seg betongen som en struktur, dannet av større stenbiter 1, sementpasta 2 og lufthull 3. Når komprimeringen fremskrider, frigjøres luft hele tiden til cementpastaen praktisk talt fyller hele mellomrommet. Herved begynner pastaen å svelle ut fra overflaten av betongen. Det tidligere nevnte hendelsesforløpet begynner like i metningspunktet, idet kompresjonsforløpet hindrer noe karakter, som både kan ses i empiriske målingsresultater og i grafiske og analytiske kontroller. Under begynnende komprimering avhenger komprimeringen nærmest av hvordan luften kan frigjøres gjennom å flytte stenmaterialstykkene i forhold til hverandre og metningspunktet av hvordan det flytende sementslammet og luftboblene rører seg mellom stenmaterialpartiklene.

I praksis blir komprimeringen av betong ofte så ufullstendig at heller ikke metningspunktet oppnås. Til tross for tidligere nevnte faktum, kan det ferdige betongstykket se ut til å ha god kvalitet. Holdfasthetsmålingene viser imidlertid at ufullstendig komprimert betong gir svakere verdier enn godt komprimert betong. I praksis er strukturen til betongen betydelig mer komplisert og ovennevnte komprimering skjer mellom både store og små stykker. Metningspunktet fremkommer klart, og etter dette blir luftboblene i gjennomsnitt mindre og avrundes fortløpende når komprimeringen fortsetter. Luftmengden i betongen har minsket til og med under en tiendedel av det opprinnelige.

I oppfinnelsen utnyttes forandringen av nettverket, som utgjøres av tidligere nevnte lufthull 3, under komprimeringen. Ifølge oppfinnelsen blåses under komprimeringen gassaktig trykkmedium gjennom betongen, og samtidig observeres den av økningen i strømningsmotstanden forårsakte trykkøkning i det gassaktige trykkmediet på overflaten av betongen. Blåsingen fortsettes så lenge, helt til trykket har steget til et forutbestemt nivå. Løsningen er forårsaket av at trykkmediet kan strømme via nettverket, som utgjøres av hullene 3 gjennom betongen så lenge som nettverket er åpent. Når komprimeringen skrider frem, tilstoppes kanalene etterhvert, som kan sees som en økning av strømningsmotstanden på overflaten av betongen. Den kan lett måles som en trykkøkning i trykkmediet.

Den tidligere nevnte fremgangsmåten kan modifiseres f.eks. ved hjelp av anordningen i fig. 2. I figur 2 er det ved hjelp av referansenummer 4 forestilt en vegg, som avgrenser den komprimerbare betongen 5. Ved hjelp av referansenummer 6, har den i veggen 4 lagde åpningen blitt forestilt. En trykk-luftskilde 9, har ved hjelp av en rørstuss 7 og en anslut-ningsanordning, blitt tilsluttet til åpningen 6 for å blåse trykkmediet gjennom åpningen 6 på betongens 5 overflate og videre gjennom betongen som beskrevet ovenfor. Ved hjelp av referansenummer 10 er det forestilt en måleanordning for måling av trykket i mediet på overflaten til betongen. Referansenummer 11 forestiller en ventil, og med denne kan trykkmediumkilden 9 stenges.

Veggen 4 kan for eksempel være veggen i produktets fremstillingsform, hvor komprimeringen observeres direkte i produktene som skal fremstilles. Veggen 4 kan også være veggen i masseprøvebeholdere, hvor fremgangsmåten utnyttes ved direkte måling. Trykkmediumkilden kan for eksempel være en kompressor, og mediet kan for eksempel være karbondioksyd.

Anordningen i figur 2 fungerer i prinsippet på følgende måte. Trykkmediet måles ved hjelp av kompressoren via åpningen 6 på betongens 5 overflate, og videre gjennom betongen, som det konstateres ovenfor, slipper ukomprimert betong gass igjennom. Under komprimeringen tilstoppes etterhvert nettverket i betongen, som utgjøres av hullene 3, som medfører at trykkmediets strømningsmotstand gjennom betongen øker. Den tidligere nevnte økningen av strømningsmotstanden kan sees i målingsanordning 10 som en trykkøkning. Når man fortsetter komprimeringen tilstoppes nettet, som utgjøres av hjullene 3, i visse puntker, m.a.o. når mettingspunktet oppnås. Herved slipper trykkemdiet ikke lenger igjennom betongen. Det tidligere nevnte tidspunktet sees i målingsanordning 10 som en plutselig trykkreduksjon. Kjennskap til tidligere nevnte tidspunkt er en pålitelig utgangsopplysning ved observering av kvaliteten til betongen.

I figur 3 er et praktisk eksempel på tidligere nevnte funksjon tilveiebragt. I figur 3 vises på vertikalaksen tettheten til betongen, og på horisontalaksen vises forløpet av komprimeringen. Tetthetsforandringen er fremstilt i en kurve T. I høyre vertikalkant, figur 3, finnes dessuten en trykkskala, og ved hjelp av kurven 3 er forandringen i luftens gjennomslippningsmotstand blitt fremstilt, og denne forandringen er mottatt fra måleanordning 10. På stedet KP finnes et tydelig punkt hvor gjennomslippningsmotstanden (trykket) plutselig øker, foreliggende punkt er mettingspunktet .

Utførelseseksempel beskrevet ovenfor skal ikke begrense oppfinnelsen, oppfinnelsen kan derimot omarbeides innenfor rammene av patentkravene på mange forskjellige punkter. Dermed er det klart at for eksempel løsningen i figur 2 ikke er eneste muligheten, men at også andre løsninger også er mulig. Utførelsesformen i figur 2 skal bare betraktes som et eksempel som beskriver prinsippet, og ikke som en detaljert utførelsesform. Åpningens 6 form eller antall er ikke begrenset, åpningen kan for eksempel være en langstrakt renne osv. Måleanordningen 10 kan til og med være en hvilken som helst i og for seg kjent anordning som måler trykk. Til tross for at oppfinnelsen ovenfor er beskrevet ved hjelp av et eksempel som vedrører betongmasser, er det innlysende at oppfinnelsen kan tilpasses selv for måling av egenskaper i andre tilsvarende masser som konstatert ovenfor. Som trykkmedium kan et hvilket som helst annet trykkmedium anvendes foruten luft. Som eksempel på andre trykkmedier kan karbonoksyd nevnes.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for måling av egenskapene, spesielt komprimering, i en stiv komprimerbar masse så som en fersk, støpbar betongmasse, en lignende jordmasse eller tilsvarende, karakterisert ved at det under massens (5) komprimering blåses et gassaktig trykkmedium gjennom massen (5) og samtidig observeres den av stigningen i strømnings-motstanden forårsakede trykkøkning hos det gassaktige trykkmediet på massens (5) overflate.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at blåsingen av det gassaktige trykkmediet fortsettes under massens komprimering helt til trykket har steget til et forutbestemt nivå.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at trykkmediet blåses på overflaten av den komprimerbare massen (5) gjennom en åpning (6), som er utført i veggen (4) til et produkts fremstillingsform eller massens komprimeringsorgan.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at trykkmediet blåses på overflaten av en prøve av den komprimerbare massen (5) gjennom en åpning (6), som er utført i veggen til prøvens beholder (4).

5 . Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av patentkravene, karakterisert ved at det gassaktige trykkmediet som anvendes er karbondioksyd.

6. Anordning for måling av egenskapene, spesielt komprimeringen, til en stiv komprimerbar masse, så som en fersk støpbar betongmasse, en lignende jordmasse eller tilsvarende, karakterisert ved at anordningen omfatter en åpning (6) som er utført i veggen (4) som avgrenser den komprimerbare massen (5), og en til åpningen tilsluttet trykkmediumkilde (9) for blåsing av et gassaktig trykkmedium gjennom åpningen (6) på massens (5) overflate og videre gjennom massen, og en måleanordning (10) for måling av trykkmediets trykk på overflaten av massen.

7. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at åpningen (6) er dannet i veggen (4) til et produkts fremstillingsform eller massens komprimeringsorgan.

8. Anordning ifølge krav 6, karakterisert ved at åpningen (6) er dannet i veggen (4) til beholderen til en prøve av massen.

9. Anordning ifølge et hvilket som helst av ovennevnte krav, karakterisert ved at trykkmediumskilden (9) er en kompressor.