Pulsgeschwindigkeitstester – Vikasonic
Pulsgeschwindigkeitstester – Vikasonic
Vikasonic ist ein Ultraschallprüfgerät zum Messen der Abbindezeit und Erkennen innerer Schäden in Beton und anderen Materialien. Es verfügt über einstellbare Frequenzoptionen (54 kHz oder 80 kHz) und liefert hochpräzise Messungen mit einer Impulsbreite von ≤ 1 µs und einer Empfindlichkeit von über 250 µV. Das Gerät bietet Funktionen wie Impulsgeschwindigkeitsberechnung, Elastizitätsmodul, Echtzeituhr, Temperaturmessung mit einem Thermoelement Typ K und eine USB-Schnittstelle zur Datenspeicherung. Es wird über das Stromnetz oder eine interne Batterie betrieben und eignet sich sowohl für die Beurteilung struktureller Schäden im Labor als auch vor Ort, einschließlich Frost-Tau-Widerstandsprüfungen.
Anfang der 1960er Jahre schlugen Forscher vor, die Ultraschall-Übergangszeit zur Messung des Abbindens von Mörtel und Frischbeton zu verwenden, als Alternative zu traditionellen Methoden wie Penetrometer und Vicat-Geräten, die gewisse Einschränkungen aufweisen. In Zusammenarbeit mit einem deutschen Trockenbetonunternehmen Qualitest-Schleibinger entwickelte eine spezielle Ultraschalleinheit mit integriertem Datenlogger und einem maßgeschneiderten Aufbau für Mörtelproben.
Messprinzip
Frischer Mörtel wird zwischen zwei Ultraschallwandler gegeben, die in Abständen von 0.25 Sekunden oder weniger Impulse mit einer Frequenz von 54 kHz aussenden. Während der Mörtel aushärtet, ändert sich die Ultraschallübergangszeit. Sobald das Bindemittel beginnt, eine zusammenhängende Struktur zu bilden, erhöht sich die Geschwindigkeit der Ultraschallwellen. Wenn sich eine vollständig entwickelte kristalline Struktur gebildet hat, verlangsamt sich die Änderungsrate der Schallgeschwindigkeit. Wenn der Zementstein jedoch weiter aggregiert, erhöht sich die Geschwindigkeit wieder.
Messaufbau
Jede Messzelle enthält ein Paar Ultraschallwandler. Das Vikasonic zeichnet kontinuierlich die Ultraschall-Übergangszeit und die Signaldämpfung auf und speichert die Daten digital auf einem Standard-USB-Laufwerk. Jeder Datensatz kann über 300,000 Datenpunkte enthalten, darunter Datum, Uhrzeit, Schallgeschwindigkeit (m/s), Elastizitätsmodul (GPa) und Signalstärke (dB). Temperaturwerte innerhalb der Probe werden mithilfe eines Thermoelements Typ K erfasst und in Celsius aufgezeichnet.
Das Gerät wird mit einem einzigen Rad bedient und lässt sich auch mit Schutzhandschuhen leicht handhaben. Es läuft mit Netzstrom oder Batterien und eignet sich daher für Messungen vor Ort, einschließlich der Beurteilung struktureller Schäden. Mit dem Messbad C0026 kann das System bei Frost-Tau-Zyklustests wie dem CIF-Test innere Schäden in Betonwürfeln erkennen.
Die Qualitest-Schleibinger Vikasonic arbeitet unabhängig und benötigt während der Tests keinen PC. Daten können direkt in Excel importiert werden, und die von Schleibinger entwickelte proprietäre Software Qualitest-Schleibinger kann individuell an spezifische Anforderungen angepasst werden.
Anwendungsbeispiel
Eindringtiefe in mm über die Zeit in Minuten - 5 mal gemessen mit gleichem Material und gleichem Wasser/Bindemittel-Verhältnis
Prüfungen mit dem Vicat-Gerät
Beim Vicat-Gerät ist die prozentuale Abweichung von der Eindringtiefe abhängig. Bei diesem Test liegt die Abweichungsspanne zwischen 27% und 40%.
Ultraschallgeschwindigkeit in m/s über die Zeit in Minuten - 5 mal gemessen mit gleichem Material und gleichem Wasser/Bindemittel-Verhältnis
Prüfung mit dem Vikasonic Ultraschallverfahren
Bei der Ultraschallprüfung betrug die Abweichung 18%. Damit ist das Ultraschallverfahren genauer als das Vicat-Verfahren.
Eindringtiefe (blau) in mm und Ultraschallgeschwindigkeit (magenta) in m/s über die Zeit in Minuten – 5 mal gemessen mit gleichem Material und gleichem Wasser/Bindemittel-Verhältnis
Eindringtiefe in mm über der Ultraschallgeschwindigkeit für 2 Materialien (KIS) mit unterschiedlichem Wasser/Bindemittel-Verhältnis und ein weiteres Material (RGB)
Vergleich beider Methoden
Die Korrelation zwischen dem Vicat-Test und der Vikasonic-Ultraschallmethode variiert je nach Material und Mischungszusammensetzung. Daher ist für jede spezifische Mischung eine Kalibrierung zwischen den beiden Methoden erforderlich. Sobald diese Kalibrierungskurve erstellt ist, kann der Ultraschalltest den Vicat-Test effektiv ersetzen.
Während die Anschaffungskosten einer Ultraschalluntersuchung etwas höher sind, erfordert sie weniger Personal und liefert objektivere und zuverlässigere Ergebnisse.
Prüfung des Elastizitätsmoduls oder der inneren Schädigung von Betonelementen mit dem Vikasonic
Das Vikasonic eignet sich nicht nur zur Messung von Abbindezeiten, sondern auch zur Erkennung innerer Schäden in Proben oder Bauteilen. Für diese Anwendung empfehlen wir die Verwendung der 54 kHz-Wandler (Bestellcode U0009). Durch die Anwendung eines organischen, fettfreien Koppelgels wird ein direkter und effektiver Kontakt mit der Probe für genaue Messungen gewährleistet.
Proben können entweder durch direkten Kontakt mit den Wandlern oder in einem Wasserbad getestet werden, wobei Wasser als Koppelmittel fungiert. Diese Methode stellt sicher, dass die Ergebnisse nicht durch die Ausrichtung der Wandler beeinflusst werden.
Der Badaufbau besteht aus zwei 80-kHz-Wandlern, die auf gegenüberliegenden Seiten montiert sind (Bestellcode C0026). Dieser Ansatz entspricht CEN/TS 12390-9, „Prüfung von Festbeton – Teil 9: Frost-Tau-Widerstand mit Tausalzen – Abblättern“ und CEN/TR 15177, „Prüfung des Frost-Tau-Widerstandes von Beton – Innere Strukturschäden“.
Grundsätze
- ASTM C 597-16: Standardtestverfahren für Impulsgeschwindigkeit durch Beton.
- UND 12504-4: 2021: Betonprüfung – Bestimmung der Ultraschallimpulsgeschwindigkeit.
- BS 1881: Teil 203: Betonprüfung – Empfehlungen zur Messung der Ultraschallimpulsgeschwindigkeit in Beton.
- NF P 98-231-5 (April 1997): Prüfungen an Straßenbelägen – Verdichtungsprüfungen an nichtbituminösen Baustoffen. Teil 5: Bestimmung der Verarbeitbarkeitszeitgrenze von mit zementartigen Bindemitteln gebundenen körnigen Baustoffen mittels Schallprüfung.
- CEN/TS 12390-9: Prüfung von Festbeton – Teil 9: Frost-Tausalz-Widerstand (Abwitterung).
- CEN/TR 15177: Prüfung des Frost-Tau-Widerstandes von Beton – Innere Bauwerksschäden.