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Schleibinger Testing Systems

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Ultraschall Messgerät

 

Vikasonic - Messung des Ab­bindens mit Ultraschall

Der zeitliche Verlauf des Abbindens wird in Europa mit dem Eindringversuch nach Vicat, in den USA mit dem Penetrometer bestimmt. Diese Verfahren haben einige Prinzip bedingte Nachteile. Bereits in den frühen 60er Jahren wurde erstmals die Messung der Ultraschalllaufzeit als Me­thode vorgeschlagen, das Abbinden zu messen. In Zusammenarbeit mit einem Deutschen Trockenmörtelhersteller hat Schleibinger hat Schleibinger ein spezielles Ultraschallmessgerät mit passender Messzelle genannt Vikasonic entwickelt.   

Messprinzip

Frischmörtel wird in eine Messzelle eingebracht die die Form des bekannten Vicat Ringes hat. Im Abstand von 1s oder langsamer wird ein Ultraschallpuls durch die Probe geschickt, und die Schalllaufzeit durch den Mörtel gemessen. Die Schallfrequenz beträgt 54 kHz. Die Laufzeit ändert sich mit der Festigkeitsentwicklung oder genauer gesagt mit dem dynamischen E-Modul. Mit zunehmender Festigkeit sinkt die Ultraschalllaufzeit.

Der Messaufbau

Jede Messzelle besteht aus einem Ultraschallsender und einem Ultraschallempfänger. Das Vikasonic misst kontinuierlich die Ultraschall­laufzeit, die Signalstärke und die Temperatur in der Probe. Die Daten werden  auf einem normalen USB Stick auf­gezeichnet. Gleichzeitig wird die Schall­ge­schwin­digkeit und das dynamische E-Modul berechnet und ebenfalls mit aufgezeichnet.
Das Schleibinger Vikasonic ist ein autonomes Messgerät. Während der Messung wird kein PC benötigt. Sie können die Daten direkt in Excel importieren. Die Software wird in unserem Hause entwickelt, und kann auf Wunsch an ihre speziellen Anforderungen angepasst werden.
Jede Messzelle ist mit einem Paar Ultraschall Sender/Empfänger ausgestattet. 

Das Vikasonic kann natürlich jederzeit auch für andere Messaufgaben, z.B. Festigkeits­untersuchungen am Bauwerk, oder an Proben im CDF Test verwendet werden.  

Anwendungsbeispiel

Bei der Firma hasit wurden von Dr. B. Gerstner und Dipl. Min. F. Richartz Vergleichs­messungen Ultraschallmethode / Vicat Messung durchgeführt. Es wurde die Repro­duzierbarkeit beider Methoden, sowie der Zusammenhang Ultraschallmessung / Vicat Methode untersucht.

Messung mit dem Vicatgerät

Beim Vicatgerät ist die prozentuale Abweichung (prozentualer Fehler) bei der Messung abhängig von der Eindringtiefe und beträgt für die Fixpunkte der Putzfertigstellung 27 % bis 40 % (Ursache dafür ist die abflachende Messkurve).

Messung mit der Ultraschallmethode

Für die Ultraschallgeschwindigkeit liegt die prozentuale Abweichung bei 18 % (Ursache ist die Linearität der Messkurve der Ultraschallgeschwindigkeit im Zeitraum der Putzfertigstellung).

Vergleich beider Methoden

Der Zusammenhang zwischen Vicatversuch und Ultraschallmethode ist für verschiedene Materialien und Rezepturen unterschiedlich. Für jede Rezeptur und Konsistenz muss für die Interpretation der Messwerte, die mit der Ultraschallmesszelle erhalten wurde, ein Abgleich über das Abbinden mit dem Vicat-Ring (Eindringtiefe) vorgenommen werden. Ist diese erfolgt kann die Ultraschallmessung den Vicatversuch ersetzen.

Das Ultraschall-Messverfahren ist genauer als die Messung der Eindringtiefe im Vicat-Ring. Die Geräteanschaffungskosten sind beim Ultraschall-Messverfahren etwas höher, dafür ist aber der Zeitaufwand beim Messen mit der Ultraschallmesszelle kleiner und die Ergebnisse sind objektiver

Literatur zum Thema

  • Pohl, E. Prüfung von Beton mit nieder-und hochfrequenten mechanischen Schwingungen, Wissenschaftliche Zeitschrift der Hochschule für Bauwesen Leipzig (1962) 1, S. 19-64
  • The effect of curing conditions on the physical properties of concrete. Elvery & Evans. Mag. of Concrete Research Vol. 16 No. 46 March 1964
  • Evaluation of Concrete Properties from Sonic Tests. Whitehurst. ACI Monograph No.2,1966
  • Pohl, E, Zerstörungsfreie Prüfmethoden für Beton, VEB Verlag f. Bauwesen, Berlin 1966
  • Dohnalik, M, Ultraschalluntersuchung der Erstarrungsprozesse von Zement
    Zerstörungsfreie Prüf- und Messtechnik für Beton und Stahlbeton;Hochschule für Bauwesen, Leipzig,Tagungsbericht 1969
  • KraI & Becker, The development of mechanical properties of concrete in the early stage of hardening., Holderbank. Beton 9/76
  • Grosse, C. U., H.-W. Reinhardt: Continuous ultrasound measurements during setting and hardening of concrete. Otto-Graf-Journal 5 (1994), pp 76-98.
  • Herb, Alexander, Indirekte Beobachtung des Erstarrens und Erhärtens von Zementleim, Mörtel und Beton mittels Schallwellenausbreitung, Dissertation Stuttgart 2003
  • M. Krauß, K. Hariri, H. Budelmann, Estimation of the End of Dormant Phase using NDT Techniques, DGZfP-Proceedings BB 102-CD, Advanced testing of fresh cementitious materials Lecture 7 August, 2006, Stuttgart, Germany
  • Advanced Testing of Cement-Based Materials during Setting and Hardening - Final Report of RILEM TC 185-ATC, Edited by H.W. Reinhardt and C.U. Grosse, ISBN: 2-912143-81-0, e-ISBN: 2912143705, Pages: 362, Publication date: 2005

Normen

  • Prüfung von Beton in Bauwerken - Teil 4: Bestimmung der
    Ultraschallgeschwindigkeit Deutsche Fassung EN 12504-4:2004 Ausgabe
    2004-12
  • prEN13296 Testing Concrete – Determination of ultrasonic pulse velocity.
    July 1998
  • NF P 98-231-5 Comportement au compactage des materiaux d’assises
    autres que traits aux liants hydrocarbons. (Tests relating to pavements –
    Compaction tests on non-bituminous materials – Part 5 : Workability time
    limit determination of granular materials bound with cementitious binders
    using sonic examination.) AFNOR, April 1997.
  • BS 1881: Part 203 : Testing Concrete - Recommendations for measurement
    of velocity of ultrasonic pulses in concrete.
  • ASTM C 597-83 Standard Test Method for Pulse Velocity through Concrete

 

Technische Daten Vikasonic:

Messbereich

0.1µs bis 24000µs

Auto-ranging

0.1µs ..  24ms 

Frequenz

54kHz, andere auf Anfrage (27kHz..1MHz)

Genauigkeit

+/- 0.2µs

Bereichsüberschreitung

Anzeige am Display

Kalibrierbereich

- 99.9µs + 199.9µs

Eingangsempfindlichkeit

250µV

Bandbreite -3db

10kHz .. 1.25MHz

Erregungsspannung

200V, 500V, 1000V & 1500V

Pulsweite

< 1µs

Puls Wiederholrate

0.1 .. 4 Pulse / s

Stromversorgung

Netz oder Batterien, 3 x AA

Netzspannung

85V .. 265V 50/60Hz

Temperaturmessung

Thermolement Typ K Ni/CrNi 

Display

Flüssigkristall-Anzeige 56mm x 38mm

USB Schnittstelle

f. USB Stick (2 im Lieferumfang)

Messzelle

Ultraschallempfänger und Sender 54 kHz u.
Vicat-Ring: Durchmesser oben 70 mm, unten 80 mm, Höhe 40 mm. Probenvolumen ca. 177 cm³
wie in ASTM C472-99: Vicat Ring: Ø70/80 x 40 mm oder in  EN 196-3: Vicat Ring: Ø70/80 x 40 mm beschrieben.

Echtzeituhr

gepuffert

Sensoranschlüsse 

BNC




Bestelldaten

Schleibinger  Vikasonic mit Messzelle, Prüfköpfen, Temperaturmessung, Datenabspeicherung auf USB
( auch ohne Messzelle und Prüfköpfe erhältlich)

U0001

Messungen an Alpha-Halbhydrat und einem Anhydrit Fließestrich

Vergleich Vicat Messung - Ultraschallmessung

Präsentation (pdf)  -  (odp)  - (ppt)

 

Datenblatt

Benutzerhandbuch

 

 

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