Funk-Reifemessgerät

Der Giatec SmartRock

Mit dem SmartRock die Betonreife drahtlos messen und dokumentieren. Bedienung und Reifemessung mit jedem Android oder Apple Smartphone

• Drahtlose Datenübertragung per Bluetooth (R)
• Robustes und wasserdichtes Gehäuse
• Echtzeitanzeige der Temperatur, Berrechnete Reife und Festigkeit, sowie min. und max. Temperatur
• Dokumentation als PDF Datei
• Kontinuierliche Aufzeichnung der Temperatur
• Zwei Temperatursensoren im Kabel und im Sensorkörper
• Kabellänge 30 cm (optional 3 m), so dass auch Kerntemperaturen gemessen werden können.
• Datenbank zur Kalibrierung der Reifekurven kann angelegt werden
• Batteriebetrieb für 4 Monate bei Raumtemperatur
• Software für Android und iOS Smartphones und Tabletts.
• Einfache Datendokumentation und Datenaustausch
• Bedienoberfläche Englisch
• Messbereich -30 to +80 °C
• Auflösung ±0.1 °C
• Reichweite 12 Meter. Der Sensorkörper soll ca. 5 cm unter der Betonoberfläche befsetigt werden. Von dort beträgt die Reichweite zum Smartphone be Sichtkontakt ca. 12 m

Wann ausschalen?

Um Beton sicher auszuschalen muss er eine Mindestfestigkeit besitzen. Diese kann man durch Eignungstests im voraus abschätzen, oder besser durch Messverfahren am frischen Beton nachweisen. Bekannte Messmethoden sind das Ultraschallverfahren, der Verlauf des elektrischen Widerstands oder die Aufzeichnung der Temperaturentwicklung die sogenannte Reifegradmessung. Auf diese wird z.B. in der ZTV Ing Teil 3 [1] und der DIN 1045-3 / EN13670 [2] explizit Bezug genommen.

Reifegradmessung in der Theorie

„Beton mit gleicher Zusammensetzung und gleicher Reife hat ungefähr die gleiche Festigkeit, solange der Verlauf von Temperatur und Zeit zur gleichen Reifezahl führen“ schreibt Saul bereits 1951 [3]. Das heißt, es besteht ein fester Zusammenhang zwischen dem Integral der Betontemperatur über die Zeit, also der Reifezahl, und der Druckfestigkeit des Betons. Leider ist dieser Zusammenhang nicht linear, und so wurden verschieden Näherungsfunktionen vorgeschlagen, um einen linearen Zusammenhang zwischen Reifezahl und Druckfestigkeit herstellen zu können. Plowman (zitiert in [4]) schlug 1956 zum Beispiel die folgende Formel für die Druckfestigkeit vor:

wobei M für die Reifezahl steht (Maturity). Die Faktoren a und b sind Materialkonstanten und sind im Vorfeld durch Experimente zu bestimmen. Diese Formel wird auch in der ASTMC 1074 [5] verwendet.

Reifegradmessung in der Praxis

Warum hat sich, die an sich einfache Reifegradmessung in der Praxis bis jetzt nicht durchsetzen können? Die überspitzte Antwort könnte lauten: „das Kabel ist der natürliche Feind des Betonbauers“ Empfindliche Elektronik und harte Baustellenwirklichkeit scheinen nach wie vor nicht wirklich kompatibel zu sein. Die einzige Elektronik die sich beim Arbeiter am Bau in den letzten Jahren durchsetzte war das Smartphone. Weiter ist zu beachten dass kaum ein Bereich der Industrie so unter Kostendruck steht wie die Baubranche.

Anforderungen an ein robustes Reifemesssystem

Aus den oben genannten Voraussetzungen lässt sich folgendes Pflichtenheft ableiten:

• die Temperaturmessung zur Reifegradmessung muss mit kleinen robusten drahtlosen Temperatursensoren erfolgen, die über Wochen autonom Temperaturen aufzeichnen.
• Die Sensoren müssen sich mit jedem gängigen Smartphone auslesen lassen.
• Das System muss trotzdem auch ohne WLAN oder Handynetz funktionieren und daher unabhängig von einem zentralen Server sein.
• Der Preis pro Sensor inklusive Software darf die Kosten von 4 Facharbeiterstunden nicht überschreiten.

Die Umsetzung

Die Kanadische Firma Giatec (Vertrieb Schleibinger Geräte) hat die Anforderungen im System SmartRock umgesetzt. Der Sensor wird an der Bewehrung befestigt. nach dem Einschalten des Sensors startet die Messung. Mit der kostenlosen Smartphone App wird der sendende Sensor konfiguriert und gestartet. Das komplette System sollte circa 5 cm unter Betonoberfläche sitzen, so dass hinterher keine Kabeldurchführungen, Anker oder Ähnliches die Betonoberfläche stören. Die Temperaturdaten werden dann alle 15 Minuten für 2 Monate Messzeit im Sensor aufgezeichnet. Das Auslesen der Daten erfolgt bei Bedarf mit dem Smartphone, wobei die Distanz zwischen Sensor und Smartphone bis zu 12 Meter betragen darf. Die App speichert die Daten und berechnet für jede Messstelle die Festigkeit nach ASTMC 1074. Die Daten können in gängige Kalkulationsprogramme exportiert werden, so dass auch andere Berechnungsformeln angewendet werden können.

Fazit

Die Bestimmung der Frühfestigkeit mit der Reifemethode ist seit über 60 Jahren bekannt und immer wieder validiert wurden. Der Verbreitung der Methode standen hauptsächliche baupraktische und Kostengründe entgegen. Mit dem SmartRock System sind dies Hürden elegant überwunden.

Literatur

• [1] Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Ingenieurbauten ZTV-ING Teil 3, Massivbau, Kapitel 4.7, 2014
• [2] DIN 1045-3:2012-03, Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton - Teil 3: Bauausführung - Anwendungsregeln zu DIN EN 13670
• [3] Saul, A.G. A. Principles Underlying the Steam Curing of Concrete at Atmospheric Pressure, Magazine of Conctrete Research, Vol 2, No. 6, March 1951, pp. 127-140
• [4] Reinhardt, H. W., et al.: Advanced testing of cement-based materials during setting and hardening—final report of RILEM TC 185-ATC. RILEM, Bagneux, 2005.
• [5] ASTM C1074 - 11, Standard Practice for Estimating Concrete Strength by the Maturity Method, 2011