DD79609B1 - Verfahren zur ueberpruefung der verdichtungswirkung und des erreichten verdichtungsgrades bei der bodenverdichtung mittels vibrationswalzen, -platten und bodenschwingverdichtern - Google Patents

Description

Dis Erfindung betrifft ein Verfahren, womit die Verdichtungswirkung von Vibrat'ionswalzen, -platten und arideren Vibrationsverdkhtungsgeräten unmittelbor während der Verdichtungsarbcit vom Bedienungsmann der Vibrationsmaschine on einem batteriegespeisten Meßgerät abgelesen werden kann.

Nach den bekonnten Verfahren erfolgt die überprüfung der Verdichtung ouf der Baustelle nur stichprobenartig entweder mittels direkter Kontrollen der erzielten Trokkenrahd'ichte oder mittels indirekter Prüfmethoden, wobei stets eine vorhergehende Eichung ouf dos zu verdichtende Lockergestein erforderlich ist. Als Maßstab für die erreichte Verdichtung von Lockergesteinen wird international die durch erne bestimmte Verdichtungsarbeit bei verschiedenen Wassergehalten ermittelte optimale Trockenrohdichte (Standarddichte) zugrunde gelegt. Die in efer Praxis verwendeten Prüfmethoden orientieren daher vornehmKch darauf, 100% Trockenrohdichte (als Prozentzaril ouf die Standorddichte ausgedrückt) zu erhalten. Die BesSimmurtg der Trockenrohdidite erfordert in eier Praxis zwei Prüfungen

1. die Bestimmung der Feuchtrohdichte;

2. die Bestimmung des Wassergehalts.

Es gibt eine große Zahl von Prüfmethoden, die für die Bestimmung der Feuchtrohdichte und des Wassergehalts geeignet sind. Als modernste und schnellste Prüfmetfiode ist die Prüfung mittels radiometrischer Eiiistichsondcn zu nennen, wobei Dichte und V/oscirgehalt unmittelbar hintereinander gemessen werden können,-Ober Eichtabellen kann für den pu-nktiormigen Aufschluß die erreichte Trockendichte bestimmt werden

Die Prüfung dauert mit Auf- und Abbau etwa 10 Min

Reine Oberfläehensonderv sind ihn Erdbau im allgemeinen nicht geeignet, da si© rtur einen sehr geringen Tiefenbereich erfassen, due Oberfläche der mit Rüttelmaschinen verdichteten Schicht ober stets aufgelockert ist. .

Als Indirekte Methoden der Verdichtungsprüfung wtrcton Schlagsonden, Spitzendrucksonden oder Plattendnickbe lastungen angewendet, die. ebenfalls nur eine purtktförmige Überprüfung gestatten und meist sehr aufwendig sind. Die seismische Untersuchitngsmethode gestattet bei großem Aufwand relativ« Dichtebestimmungen

Die bisher bekannten Verdichtungsprüfmethoden lim Erdbau haben den Nachteil, daß sie nur sti-chprobenortige Kontrollen gestatte«. Sie erfordern speziell ausgebildetes Personal. Prüfmethoden, die eine direkte oder indirekte überprüfung des Verdichtungsgrades während der Verdichtungsarbeiten ermöglichen, sind aus der Literatur nicht bekannt.

Der moderne Erdbau mit seinen großen Förder- und EiInbauleistungen erfordert einen großen Aufwand an Resona! und Meßgeräten für die Verdichtungsüberprüfungen. Zur Zeit sind diese Überprüfungen nur stich probenortige Kontrollen, mit denen eine unzureichende Verdichtung nur nachgewiesen ober nicht in jedem FcUc verhindert werden kenn. Der Prüfart ist häufig schon durch weitere Schüttungen verdeckt. Trotz des großen Prüiaufwandcs bleibt der Nuizeri einer nachträglich«»)

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Kontrolle relativ gering.

Bei vielen Verdichlu ng sma schinen läßt sich dfe Erregerfrequenz verstellen. Ein Optimum 'in der Verdichtungswirkung und damit eine Reduzierung der Zahl der Verdichtunrjsübergänge läßt Si'ch erreichen, wem die Erregerfrequenz auf die jeweilige Erdart abgestimmt ist. Die Einstellung der Frequenz obliegt häufig den Bedienungsmann, der z. Z. keine Möglichkeit hat, die Wirkung der Frequenzverstellung zu kontrollieren. Aus Unkenntnis wird¹ die Frequenz meist gedrosselt (um die Moschine zu schonen), wobei die Verdichtungswirkung auf weniger als 50% absinken kann. Ähnliche Fehler werden bei zu hoher Arbeitsgeschwindigkeit begangen, ohne daß der Bedienungsmann die Auswirkungen kennt. Die Folgen sind nicht nur ungenügend verdichtete Flächen, sondern IS auch große Streuungen tm Verdichtungsgrad. Das wirkt sich besonders im Verkehrsbau schädlich auf den Verkehr und die Lebensdauer der Verkehrswege aus

Mit der Erfindung sollen die vorgenannten Mängel bei der Verdichtung mit Vibrationsverdichtungsmaschinen weitgehend beseitigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Bedienungsmcnn eimer Vibrationsverdichtungsmaschine die Möglichkeit zu geben, in einfacher Weise, während dar Verdichtung und ohne Unterbrechung derselben, die 2S Wirkungsweise mit jedem Übergang zu kontrollieren, um eine Unterverdichtung aber auch eine unökononiische Uberverdiclvtung zu vermeiden. Es soll ferner bei Vibrotiortsmaschinen mit verstellbarer Frequenz die optimale Frequenz durch Vergleich der Wirkungsweise Ье- зо stimmt werden können.

Dazu ist ein physikalischer Vorgang zu finden, dessen Veränderung direkt abhängig ist von der Dichteänderung des verdichteten Erdstoffes. Dazu wird das Verhalten der vom Verdichtungsgerät erzeugten elastischen Wellen im Verdichtungsgut, deren Schwingungsparameter von der Dichteänderung unmittelbar verändert werden, benutzt.

Erfrndungsgemöß geschieht das dadurch, daß die Schwingungsbewegung des Verdichtungsgerätes auf dem 1» Verdiditungsgut gemessen wird und die Veränderung der Amplitude der wirksamen Frequenz gegebenenfalls unter Verwendung eines Filters, als Maß für den Zustcnd der Verdichtung benutzt wird.

Es kann auch die vum Verdiich tu ηgsgerät im Boden erzeugte Welle i:n bestimmter Entfernung vom Gerät gemo£sn werden. Die Absorption der Wellenenergie im Boden ist abhängig vom Verdichtungsgrad. Damit ist die Messung der Schwingungsamplitude an einer vom Verdichtungsgerät immer gleich weit entfernten Stelle eben- EO falls ein Maß für die erreichte Verdichtung

Auch die Ausbreitungsgeschwindigkeit der vom Verdichtungsgerät erzeugten Wellen im Boden kann als Maß für Grad der Verdichtung benutzt werden. Die Messung dieses Parameters kann durch Erfassung der Phaseneinlage der am Gerät erzeugten Schwingungen und der Phasenlage der Schwingung lir» einer immer gleichen Entfernung vom Gerät geschehen.

Auch die Wirkung der Absorption der Schwingungsenercjie und die Veränderung der Ausbreitungsgeschwind'ig- 60 ' keit können durch Messung vor und hinter dem laufenden Verdichtung »gerät erfaßt werden. Durch Bildung des Quotienten oder der Differenz der gemessenen Werte, im unverdichteten und verdichteten Boden kann die Verdichtungswirkung unmittelbar eingeschätzt werden. Es ist es kein Verdichtungseffekt mehr zu erzielen, wenn entweder die Differenz sich Null nähert oder der Quotient noch eins geht. Es kann mit Hilfe obengenannter Verfahren ouch die optimale Frequenz der Verdichtungsmaschine gefunden werden. Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens besteht aus einer Meßvorrichtung

a) für Amplitudenmessung;

b) für Differenz- oder Quotientenmessung;

c) für Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit mittels Phasenverg leich.

Ber der Messung der Bewegung des Verdichtungsgerätes ist der Schwingungsaufnehmer auf dem Verdichtungsgerät befestigt, während die übrigen elektronischen Bausteine in einer Tasche beim Bedfenungsmann untergebracht sind. Bei der Messung der Absorption der Wellen jst ein Schwingungsaufnehmer auf einer ' xhleppe befestigt, die in immer gleichem Abstand hir.· зг dem Verdichtungsgerät hergezogen wird. Die res lichen elektronischen Bausteine befinden sich in der Trogetasche beim Beciionungsmann. Bei der Messung der Ausbr&itungsgeschwindigkeit ist die Phasen markierung am Verdichtungsgerät und der Schwingungsaufnehmer auf der Schleppe befestigt. Die restlichen elektronischen Bausteine werden in der Tragetasche beim Bedienungsmann untergebracht.

Wenn eine Differenz- oder Quotientenmessung durchgeführt wird, wird mit einer Schleppe vor dem Verdichtungsgerät und einer Schleppe hinter dem V&rdichtungsgerät mit je einem Schwingungsaufnehmer gearbeitet.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß das Verdichtungsgerät solange vom Geräteführer über das zu verdichtende Material geführt wird, bis der mit dem Gerät mögliche Verdichtungsgrad erreicht .Ist. Andererseits wird vermieden, daß das Verdichtungsgerät mehr a;ls nötig über die zu verdichtende Fläche geführt wird, wenn kein Verdichtungseffekt erreicht werden kann. Mit der Erfindung läßt sich eine wesentliche Qualitätsverbesserung der Herstellung gleichmäßig verdichteter F.rd bauwerke erreichen und der bisher erforderliche Aufwand an Prüf kapazität auf einzelne Stichproben reduzieren. Kontrollen lassen sich unmittelbar während der Verdichtung durch den Bedienungsmann mit Hilfe des Prüfgerätes et usf uhren.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispieien näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: die Anwendung der Arr.plitudenmessung an einer Rüttelplatte,

Fig. 2: die Anwendung der Absorptionsmessung an einer Rüttelwalze.

Nach Fig. 1 wird an der Bodenplatte 5 der Rüttelplatte 1 der Schwingungsaufnehmer 2 befestigt und durch das Verbindungskabel б mit der Meßvorrichtung 3 beim Bedienungsmann 4 verbunden.

Während der Verdichtungsarbeit beobachtet der Bedienugsmann 4 die Meßvorrichtung 3. Zeigt das Meßgerät bei einem erneuten Obergang des Verdichtungsgerätes über des VerdichtungscuK keine Vergrößerung der Amplitude mehr an, dann kann die Verdichtungsarbeit eihgesteiU weiden. Es ist darin mit diesem Verdichtungsgerät keine größere Verdichtungswirkung mehr zu er-

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zielen.

In Fig. 2 wird von einem Raupenschlepper V eine Rüttelwalze 2' gezogen. An die Rüttelwalze wird mittels eines Verbrndungsefementes T eine Schleppe 6 angehängt, so daß der Abstand Rüttelwalze — Schleppe gewährleistet ist, aber keine Schwingungen übertragen werden

Auf der Schleppe 6' ist der Schwingungsaufnehmer 3' befestigt und über das Kabel 5' mit der Meßvorrichtung 4' im Fahrerhaus des Schleppers 1' verbunden. Die Rüttelwolze wird solange über das Verdichtungsgut geführt, bis Qm Anzeigegerät keine Vergrößerung der Amplitude (entspricht der geringsten Absorption der Wellenenergie) mehr angezeigt wird. Es ist dann mit diesem Gerät keine weitere Verdichtung mehr zu erzielen und die Verdichtungsafbeit mit dem Gerät kann in diesem Bereich eingestellt werden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur überprüfung der Verdichtungswirkung und des erreichten Verdichtungsgrades bei der Bodenverdichtung mittels Vibrationswalzen, -platten und Bodenschwingverdichtern, dadurch gekennzeichnet, daß die SchwifKjungsbewegung des V-efdichtungsgerätes auf dem Verdichtungsgut gemessen wird und die Veränderung der Amplitude der wirksamen Frequenz beispielsweise mit

   tels eines Riters als Maß für den Zustand der Verdichtung benutzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Verdichtungsgerät im Boden erzeugte Welle in bestimmter Entfernung vom Gerät gemessen wird, und die auf Grund der Absorption der Wellenenergie im Boden entsprechend der Verdichtung verschieden stark ankommende Schwingurvgisamplitude ols Maß für die Verdichtung genommen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbreiturvgsgeschwindigkeit der vom Verdkhtungsgerät im Boden erzeugten Welten als MoS für den Grod der Verdichtung benutzt wird, fndem die Phasenlage der am Verdichtungsgerät entstehenden Schwingungen und die Phasenlage der in bestimmter Entfernung vom Verdichtungsgerät ankommenden Schwingungen gemessen werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet! daß die Wirkung der Absorption und¹ die Veränderung der Ausbreitungsgeschwindigkeit durch gleichzeitige Messung vor und hinter dem Verdichtungsgerät erfaßt wird, und ein Quotient oder eine Differenz vom Meßgerät angezeigt wird.

   Hierzu 1 Blcit Zeichnungen

   Vordrudc-leiWerlag Berlin, Ag 300/71/DOR - (52) 9526