SONO WZ Der Wasser/Zement-Analysator für Frischbeton Produktbroschüre Ausgabe 06/2017
Systemvorteile SONO WZ Der Wasser / Zement-Analysator für Frischbeton Mit dem w/z-analysator SONO WZ lässt sich der Wassergehalt von Frischbeton auf der Baustelle schnell und präzise bestimmen. Das Gerät basiert auf der innovativen TRIME -Radartechnik und unterstützt eine einfache Qualitätskontrolle vor Ort. Das Gerät SONO WZ besteht aus einer Lanzensonde sowie einem Handmessgerät zur Anzeige der Messergebnisse. Mit 4 bis 5 Messungen erzielt man innerhalb von 1 bis 2 Minuten zuverlässige Angaben des Wassergehalts im Frischbeton. Verglichen mit der bisher üblichen Messung des Wassergehalts mit einem komplexen Versuchsaufbau im Darr-Verfahren sorgt das Analysegerät PERI SONO WZ für erhebliche Zeiteinsparungen auf der Baustelle. Zuverlässige Qualitätskontrolle vor Ort Sichere Messergebnisse des Wassergehalts im Frischbeton mittels innovativer TRIME -Radartechnik Einfache Handhabung ohne aufwändigen Versuchsaufbau Schnelle Messung dank einfacher und strukturierter Vorgehensweise ganz ohne aufwändigen Testaufbau Das Analysegerät PERI SONO WZ besteht aus einer Messsonde und einem Handsender mit Display. Die Messungen im Frischbeton erfolgen in einem handelsüblichen Kunststoffeimer. 2
Systemvorteile Zuverlässige Qualitätskontrolle vor Ort SONO WZ arbeitet auf Basis der Radartechnik mit modernster TRIME TDR-Technologie (Time-Domain- Reflectometry). Diese neuartige Technologie wurde in langjähriger Zusammenarbeit mit mehreren wissenschaftlichen Einrichtungen abgesichert. Bei der sogenannten Laufzeitmessung wird ein Radarpuls zur Bestimmung des volumetrischen Wassergehalts genutzt. Die grundlegende Technologie wird erfolgreich für verschiedenste Feuchtemessungen eingesetzt. Für die Feuchtemessung im Frischbeton wurde das Verfahren entsprechend weiterentwickelt. Die spezielle Sonde und das zugehörige Handmessgerät bieten nun eine einfache Lösung für zuverlässige Ergebnisse auf der Baustelle. Wie funktioniert das? Die Technologie basiert auf dem TDR-Prinzip, auch Kabelradar genannt. Dabei läuft ein im Gerät erzeugter, hochfrequenter TDR-Impuls entlang einer Sonde und baut ein elektromagnetisches Feld um diese TRIME- Sonde auf. Am Ende der Leiter wird der Impuls vollständig reflektiert und wandert wieder zurück zur Quelle. Die Laufzeit des Impulses entlang der Messsonde steht bei der Methode in direktem Zusammenhang mit dem volumetrischen Wassergehalt und liefert so das gewünschte Ergebnis. Einfache Handhabung Der Messablauf ist einfach und strukturiert, es ist kein besonderer Messaufbau auf der Baustelle notwendig. Messergebnis ist der Wassergehalt pro m³ Beton, dabei wird die zuvor eingegebene Rohdichte des Betons berücksichtigt. Mit dem Messergebnis lässt sich dann der w/z-wert errechnen. Die Feuchtemessung mit SONO WZ erfolgt in handelsüblichen, 12 l fassenden Kunststoffeimern. Die Sonde wird am Rand des Eimers eingeführt, der Messvorgang startet per Knopfdruck am Handsensor. Für ein repräsentatives, zuverlässiges Ergebnis sind vier bis fünf Messungen innerhalb eines Eimers durchzuführen. Nach jeder Einzelmessung zeigt das Handmessgerät den kumulierten Mittelwert der aktuellen Probe; der gesamte Messvorgang dauert in der Regel nicht länger als 2 Minuten. Mittels verschiedener Einstellungen lässt sich SONO WZ auch für neu entwickelte Betonsorten wie Faserbetone oder Selbstverdichtende Betone nutzen. Zusatzmittel SONO WZ misst den gesamten Wasseranteil der Frischbetonmischung. Dazu zählen das wirksame Wasser, Teile des Kernwassers sowie Zusatzmittel, die sich wie Wasser verhalten. 3
Standardanwendung Die Anwendung in Kürze 1. Das Gerät Das Handmessgerät ist sehr einfach zu bedienen, es hat lediglich vier verschiedene Tasten: Über die beiden Pfeiltasten lassen sich die Einstellungsvarianten auswählen, die Taste Messen startet den Messvorgang und über die Taste Einstellungen gelangt man zu den Einstellparametern. Messen Einstellungen 2. Die Einstellung vor Messbeginn Vor Messbeginn müssen drei Parameter eingegeben werden: die Rohdichte, die Charakteristik der Betonrezeptur und das General-Set. 1. Die Rohdichte (Display: Dichte) Hier wird der Wert des Probekörpers eingegeben oder wahlweise die Dichte aus der Mischungsberechnung / dem Lieferschein. Falls die Rohdichte vor Ort nicht bestimmt werden kann, ist auch die Eingabe der Soll- Rohdichte möglich. Tipp Beim Erstellen des Probewürfels den Würfel in der Schalung wiegen; vom ermittelten Gewicht das Schalungsgewicht abziehen. Die Roh dichte ergibt sich, indem man das so ermittelte Gewicht durch das Volumen des Würfels dividiert. Siebdurchgang (Vol. %) 100 80 60 40 20 fein C normal B grob A grob U 0 0 0,125 0,25 0,5 1 2 4 8 16 31,5 Maschen- / Lochweite [mm] SONO WZ zeigt mit seinem Radar-Messfeld betreffend der Sieb linien Abhängigkeiten bei unterschiedlichen Rezeptur-Charakteristiken. Daher bietet das Analysegerät vier verschiedene Einstellmöglich keiten, die über die sogenannten CHAR-Parameter eingegeben werden. 4
Standardanwendung 2. Die Charakteristik der Betonrezeptur (Display: CHAR) Je feiner die Sieblinie, desto höher ist der tatsächliche Wassergehalt. Auf Grundlage der entsprechenden Charakteristik der Rezeptur übernimmt das Gerät daher kleinere Korrekturen in den Berechnungen. Die Tabelle zeigt die vier Möglichkeiten. 3. Das General-Set (Display: G-Set +/-) Das General-Set sollte bei speziellen Betonsorten an gepasst werden. Die Eingabe des G-Set-Wertes erfolgt in l/m³ und kann von 1 l bis +/- 50 l variiert werden. fein C normal B grob A spezial U Sieblinien C SONO WZ misst etwas zu wenig Wasser und muss deshalb den Wassergehalt etwas nach oben korrigieren. Betone mit hohem Mörtelgehalt, d.h. sehr viel Sand, besonders mit hohem Feinanteil, viel Zement. Standard Zusatzstoffe, Standard Zusatzmittel als auch PCEs. Sieblinien B keine bzw. geringe Korrektur. Stetige und relativ gut verteilte Sieblinien. Standard Zusatzstoffe, Standard Zusatzmittel als auch PCEs. Sieblinien A SONO WZ misst etwas zuviel Wasser und muss deshalb den Wassergehalt etwas nach unten korrigieren. Betone mit größeren k-werten und geringem Mörtelgehalt. Betone mit stetigen und relativ gut verteilten B- Sieblinien mit einer Besonderheit: niedrigem Sollwassergehalt, der kleiner 160 l/m 3 ist sowie viel Hochleistungsbetonverflüssiger PCE, welcher für die generelle Fließfähigkeit sorgt. Ausfallkörnung U SONO WZ misst zuviel und muss deshalb den Wassergehalt nach unten korrigieren. Ausfallkörnung U: d.h. sehr wenig oder gar kein 2/8er bzw. 4/8-Kies. Standard Zusatzstoffe, Standard Zusatzmittel als auch PCEs. 3. Messung Mit dem Analysegerät SONO WZ lässt sich Beton mit einem Ausbreitmaß von F2 bis F6 beproben. Für die Durchführung der Messung optimal geeignet ist ein handelsüblicher 12-l-Kunststoffeimer, der etwa zu ¾ mit Beton gefüllt wird. Die besten Messergebnisse erzielt man mit vier bis fünf Einzelmessungen an verschiedenen Positionen umlaufend im Eimer also jeweils 70 bis 90 versetzt. Nach dem Einstechen der Sonde in jeder Position sollte der Beton durch seitliches Klopfen (z. B. mit dem Fuß) etwas verdichtet werden, so dass der Beton die Sondenoberfläche gut umschließt. Per Knopfdruck startet dann die Einzelmessung. Bei jeder Folgemessung zeigt das Handmessgerät den kumulierten Wassergehalt der bereits durchgeführten Messungen. 5
Standardanwendung 4. Messergebnisse Das Handgerät zeigt den Wassergehalt im Frischbeton mit einer Genauigkeit von +/-3 l/m³ an. Der tatsächliche w/z-wert lässt sich dann auf Basis dieses Wassergehalts und des Zementgehalts (angegeben in kg auf dem Lieferschein) einfach berechnen. Die so ermittelten, tatsächlichen Daten für w/z-wert bzw. Wassergehalt bieten hohe Sicherheit bei der Herstellung von normkonformen Beton. Angabe der Standard-Abweichung (macht die Messergebnisse sicherer) Ladezustand der Batterie Kumulierter Wassergehalt der durchgeführten Messung in [l / m³] Ermittelter Wassergehalt der letzten Messung in [l / m³] Anzahl durchgeführter Messungen Empfehlung für Betone mit Fließmaß F5 und F6 Sehr fließfähige Betone neigen zum Entmischen. Daher besteht die Gefahr, dass sich die größeren Fraktionen am Eimerboden ansammeln. Weiterhin können sich nach dem Einführen der Sonde Feinanteile an der Sondenoberfläche sammeln. In diesem Fall würde eventuell ein zu hoher Wassergehalt gemessen. Für Betone mit Fließmaß F5 bis F6 empfiehlt sich daher der Einsatz der sogenannten w/z-schaufel aus Kunststoff, die vor dem Messvorgang auf den Sondenkopf gesteckt wird. Die Schaufel sorgt dafür, dass die größeren Kiesel während der Messung nicht seitlich am Sondenkopf wegdriften. 6
Standardanwendung Der w/z-wert beschreibt das Verhältnis zwischen der Masse des Anmachwassers und der Masse des Zements bzw. Bindemittels. Doch was bewirkt der w/z-wert und warum ist der Wert so wichtig? Das Wasser im Frischbeton wird für die chemischen Reaktionen beim Abbinden benötigt. Dabei erhärtet die Mischung aus Zement und Wasser zum Zementstein, der dann die eingesetzte Gesteinskörnung fest verbindet. Dieser Prozess wird folglich durch das Verhältnis von Wasser- und Zement anteil erheblich beeinflusst: Ist der Wasseranteil zu hoch, kann das Wasser nicht vollständig gebunden werden. Das Überschusswasser hinterlässt sehr saugfähige, verästelte (Kapillar-)Poren. Folgen sind eine geringere Tragfähigkeit und eine schlechtere Dauerhaftigkeit des erhärteten Betons. Ist hingegen der Wasseranteil zu niedrig, kann nur ein Teil des eingesetzten Bindemittels erhärten. Dadurch besteht unter anderem auch eine erhöhte Gefahr, dass Bewehrungsstahl vom Beton nicht vollständig umschlossen wird. Ein typischer Zement kann chemisch und physikalisch eine Wassermenge von rund 40 % seiner Masse binden. Grundsätzlich gilt: Je höher die Belastung und die Beanspruchung des Betons, desto niedriger wird der w/z-wert gewählt werden. Der w/z-wert ist also eine wichtige Kennzahl zur Qualitätskontrolle. Bei der Herstellung des Frischbetons werden die Menge des Zements als auch des Zugabewassers exakt berechnet. Allerdings kann der tatsächliche w/z-wert, z. B. durch kleine Restwassermengen im Mischfahrzug oder durch Wasserzugabe vor Ort, vom berechneten Wert abweichen. Die Prüfung des tatsächlichen Wassergehalts bzw. des w/z- Wertes vor dem Betoneinbau sorgt also für mehr Sicherheit über das zu erwartende Betonergebnis lange bevor die Ergebnisse der Würfel prüfungen bekannt sind. 100 Luftporen Wasser Hydratation Quelle: VDZ Verein Deutscher Zementwerke e.v. Volumen in % 80 60 40 20 0 Gelporen unhydratisierter Zement Zementgel (Feststoff) 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 Wasserzementwert Kapillarporen Hydratationsgrad a = 1,0 Zementkorn Wasserzementwert w / z = 0,40 Hydratation Wasserzementwert w / z = 0,60 Der w/z-wert bestimmt den Anteil von Zementgel, Gel-, Kapillar- und Luftporen im Festbeton und hat damit großen Einfluss auf die Tragfähigkeit und die Dauerhaftigkeit des Betons. Die Hydratation beschreibt die chemische Reaktion zwischen den Hauptbestandteilen des Zements und dem Anmachwasser während des Erstarrens. Ein zu hoher Wasseranteil führt zu Kapillarporen und einer geringeren Betonqualität. Welche alternativen Methoden gibt es, um den w/z-wert zu ermitteln? Bisher wird der Wassergehalt vor Ort üblicherweise mit dem sogenannten Darr-Verfahren ermittelt. Dabei wird der Masseverlust an einer Frischbetonprobe durch scharfes und rasches Trocknen unter dauerndem Rühren bestimmt. Anhand des Masseverlusts wird dann der Wassergehalt berechnet. Das Darr-Verfahren ist sehr aufwändig, zudem wird ein entsprechender Testaufbau benötigt. Das Analysegerät SONO WZ spart also erheblichen Arbeits- und Zeitaufwand. Darren vermessenes Material: 3 kg SONO WZ vermessenes Material: 20 kg 30 min. 2 min. 7
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