DD129934B1 - Luftdurchlaessigkeitsbestimmung an poroesen konstruktionsschichten zur ermittlung des hohlraumgehaltes - Google Patents

Description

Bas Anwendungsgebiet; der Erfindung ist vorzugsweise die Materialprüftechnik insbesondere im Bauwesen * ω? Pajcma,bilitätsmessung an nur einseitig zugänglichen Konstruktionsteilen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen?.

Bei den bisher bekannten Lösungen werden die Permabilitätsmessungen mittels Luft oder Wasser an prismatischen Körpern, die in eine entsprechende Meßzelle eingesetzt werden, vorgenommen, so daß der durchströmte Querschnitt des porösen Materials eine festgelegte Größe ist.

Die Luftdurchlässigkeit errechnet sich in diesem Fall wie folgt: _o, L _n

Kl=U-IO'-^⁵- [pPm] W

Es bedeuten: q,_L : durchströmtes Lüftvolumen in cm /min h : Höhe des Prüfkörpers in cm

10 Δ ^: Querschnittsfläche

des Früfkörpers in cm

h : dynamische Viskosität

der Luft bei Versuchs-

temperatur in Hs/m

ρ J Prüf druck in mm WS

Die o* g. Pormel berücksichtigt nicht die Eompressivität dex Luft, deren Einfluß bei geringen Drücken aber gering ist. Wie aus der Formel zu ersehen ist, benötigt man außer den Abmessungen des Prüfkörpers das durchströmte Luftvoliimen ^e SeitQinheit und den vorhandenen Luftdruck. Die Messung dieser Größen erfolgt mittels verschiedener bekannter Druck- und Strömungsmesser, die nach den jeweiligen Prüfzwecken ausgewählt werden.

Die verwendeten Prüfkörper sind spezielle, im Labor angefertigte Prisman (meist zylindrischer Form) oder sie sind aus den zu prüfenden Konstruktionsteilen entnommene Prüfkörper.

Eine direkte Prüfung an Bauteilen ist nicht möglich; eine Ausnahme bildet die Durchströmungsprüfung relativ dünner Schichten, in diesem Pail sind die Strömungsverhältnisse im Prüfkörper dem prismatischen Körper stark angenähert. Eine weitere Möglichkeit, durch ein auf die Materialfläche aufgekittetes Gerät Luft oder Wasser über eine Kreisfläche ins Material einströmen zu lassen, ist mit mehreren Ungenauigkeiten behaftet, da sich das Prüf medium Luft oder V/asser nach dem Eindringen ins Material auch seitlich ausbreitet. Damit ist die o. g. Formel nicht mehr gültig.

Der Effekt der seitlichen Ausbreitung ist außerdem stark von der Porosität der tieferliegenden Bereiche abhängig, so daß auch die Anwendung eines Korrekturfaktors für die Formel keine brauchbare Lösung darstellt·

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist eine Prüfvorrichtung, mit der es möglich ist, eine exakte Luftdurchlässigkeitsmessung an Konstruktionsteilen durchzuführen, in der Form, üaß zerstörungsfrei geprüft werden kann und die meist schon kostenaufwendige Bohrkernentnahme nicht notwendig ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die vorgeschlagene Prüfvorrichtung schafft die Möglichkeit, zerstörungsfrei von der Oberfläche aus die Luftdurchlässigkeit exakt zu messen, wobei der Einfluß der Porosität der tieferliegenden Bereiche des Materials fast völlig ausgeschaltet ist. Dieser Vorteil ist bei einem schichtweisen Aufbau von Konstruktionsteilen von entscheidender Bedeutung für den Fall, daß man nur die Porosität der oberen Schicht messen will. Da dies bei einer einfachen kreisförmigen Eindringfläche nicht möglich ist, wurde das Eindringgerät wie folgt gestaltet:

Es besteht aus einer inneren Luftkammer mit kreisförmiger Eindringfläche und einer äußeren Luftkammer mit einer ringförmigen Eindringfläche (Figur 2).

In beide Kammern strömt Luft gleichen Druckes ein, so daß das Strömungsbild im porösen Material sich nicht von dem einer kreisförmigen Eindringfläche mit dem Durchmesser der äußeren Luftkammer unterscheidet. Es wird aber nur die Luftmenge gemessen, die in die äußere Luftkammer einströmt, d. h·, die Luft, die im Oberflächenbereich um den Ring wieder zur Oberfläche strömt. Die über die innere Luftkammer ins Material einströmende Luft hat somit nur die Aufgabe, dieses gewünschte Strömungsbild zu schaffen.

Die Abmessungen des Eindringgerätes müssen den jeweiligen Bedingungen der Prüf aufgäbe angepaßt v/erden, für die Tiefenwirkung ist das Verhältnis der Durchmesser der Luftkammern und die Breite des Kleberinges der äußeren Luftkammer entscheidend

Die Luftdurchlässigkeit berechnet sich aus:

^ [_pPm]

Es bedeuten:

Q : Gerätekonstante, die sich aus den jeweiligen Abmessungen ergibt. Sie läßt sich am günstigsten empirisch durch eine analoge elektrische Leitfähigkeitsmessung in einer Flüssigkeit ermitteln. Cj.L/ Ϊ] , P ί wie bei Formel 1

Ausführungsbeispiel

Das dargestellte Ausführungsbeispiel wurde konzipiert für die Anwendung im Straßenbau zur Prüfung hohlraumarciür bituminöser Beläge. Anhand der Luftdurchlässigkeit läßt sich der wichtige Qualitätskennwert Kohlraumgehalt nach der Beziehung H-CL ~V Kl' "+" Ь ermitteln Ca und b sind materialabhängige Konstante, die durch Vergleichsmessungen ermittelt v/erden müssen)

Die Figur 1 zeigt das Funktionsschema der Vorrichtung.

Sie besteht aus dem auf die Konstruktionsschicht K (Straßendecke) aufgekitteten Eindringgerät E sowie aus der zu einer Funktionseinheit zusammengefaßten Vorrichtung zur Erzeugung und Regulierung der Druckluft sowie der Meßvorrichtung für Druck und Luftvolumen« Die Verbindung beider Einheiten wird mittels einfacher Laborschläuche hergestellt.

Die Elemente der Funktionseinheit sind zweckmäßigerweise wie folgt aufgebaut:

Die Luftpumpe P ist eine kleine Membranpumpe wie sie auch zur Aquariumbelüftung verwendet wird. Der Antrieb der Pumpe erfolgt mittels Pleul durch einen 6 V/0,8 VA-Gleichstrommotor M, so daß die Stromversorgung durch normale Monozellen erfolgen kann. Ein mit dem Schalter gekoppelter regelbarer Widerstand E (Potentiometer oder Transistorschaltung) gestattet eine kontinuierliche Drehzahlsteuerung und damit eine Veränderung der Pumpleistung, die der jeweiligen Luftdurchlässigkeit angepaßt werden muß. Da dies bei einer sehr geringen Luftdurchlässigkeit durch Abminderung der Drehzahl nicht ausreichend möglich ist, ist zusätzlich ein Beiluftventil V vorgesehen. Durch eine Abzweigung strömt ein Teil der Luft über die Schlauchverbindung zur inneren Haube des Eindringgerätes und schafft die beschriebenen Luftdruckverhältnisse in den Poren der zu prüfenden Konstruktionsschicht. Der andere Teil strömt durch den Seifenhäutchenströmungsmesser in die äußere Haube des Eindringgerätes.

Der Seifenhäutchenströmuugsmesser ist ein Glasrohr mit etwa 3 - A- cm Durchmesser, welches eine Gravierung zur Ablesung des Volumens aufweist und beidseitig mit Schlauchanschlüssen und einem weiteren Anschluß für einen Gummiball B versehen ist. Ss ist zweckmäßig, den Strömungsmesser in senkrechter oder schräger Lage zu betreiben. In seinem unteren Teil befindet sich Seifenlauge. Durch das Zusammendrücken des Gummiballes entsteht eine Seifenblase, die als Seifenhäutchen auf Grund der Luftströmung fortbewegt wird· Es kann somit das Durchflußvolumen je Zeiteinheit mittels Stoppuhr bestimmt werden. Ein nachgeschaltetes U-Manometer dient zur Bestimmung des jeweiligen Luftdruckes. Die Konstruktion und die Abmessungen sind aus Figur 2 ersichtlich

Der Ring und die innere Haube v/erden mit einem plastischen Kitt (Fensterkitt, Trapskitt) auf die Oberfläche der zu prüfenden Konstruktionsschicht aufgekittet. Der seitlich herausquellende Kitt wird abgestreift. Durch die abgeschrägte Stirnfläche der inneren Haube wird vermieden, daß der Kitt in größerem Maße nach innen quillt.

Die Abdeckplatte wird durch Verwendung eines Gummiringes dichtend aufgeschraubt· Sine weitere Dichtung sorgt an der Durchführung des Anschlußstutzens der inneren Haube für den völligen Abschluß von der Außenluft.

Die in 3?igur 2 angegebenen Abmessungen stellen eine erprobte Variante dar, die Gerätekonstante beträgt dafür ^c s 0,023 cm ~ · Das Material Stahl garantiert ein entsprechend großes Gewicht zur Erzeugung eines ausreichend großen Anpreßdruckes,

Claims (1)

1. Erfindung-sans-pruch

   "Vorrichtung zur Luftdurchlässigkeitsbestimmung an porösen Konstruktionsteilen über ein auf die Materialoberfläche aufgekittetes Eindringgerät, einem Manometer und einem Gasmengenmeßgerät gekennzeichnet dadurch, daß das Eindringgerät aus einer inneren Luftkammer mit kreisförmiger Eindringfläche und einer äußeren Luftkammer mit einer ringförmigen Sindringfläche besteht."

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