Prüfmaschine für die Struktur von autoklavierten Porenbetonplatten
Prüfmaschine für die Struktur von autoklavierten Porenbetonplatten (AAC) – ToronAAC™ 30
ToronAAC™ 30 ist ein speziell entwickelter Prüfstand für die Tragwerksprüfung von Porenbetonplatten, -decken und -stürzen, die im Hoch- und Tiefbau eingesetzt werden. Die Maschine führt Vierpunkt-Biegeversuche an Porenbetonplatten in Originalgröße mit Abmessungen von bis zu 6,000 mm Länge, 600 mm Breite und 75 bis 275 mm Dicke durch. Dabei wird eine konzentrierte Last von bis zu 30 kN über eine servogesteuerte Kugelumlaufspindel und einen Synchronriemenantrieb aufgebracht. Das System ermittelt die Biegetragfähigkeit, die Risslast, die Bruchlast, die Durchbiegung in Feldmitte und das Last-Verformungs-Verhalten, um zu überprüfen, ob die Porenbetonplatten die Anforderungen der geltenden Produkt- und Normen erfüllen.
Ein digitales Servoregelungssystem mit drei geschlossenen Regelkreisen (Kraft, Verformung und Weg) auf Basis eines neuronadaptiven PID-Algorithmus ermöglicht eine stabile, kontinuierliche Belastung mit mehrstufiger Krafthaltung. Der Bediener kann zwischen konstanter Kraftbelastung, konstanter Wegbelastung, Krafthaltung oder Weghaltung wählen und die Regelungsmodi jederzeit während des Tests umschalten, ohne die Datenaufzeichnung zu unterbrechen. Zwei hochpräzise Kraftsensoren an den unteren Auflagen wiegen die Probe vor dem Test, wodurch der Transport der Platte zu einer separaten Waage entfällt. Ein unterhalb der Platte positioniertes Verformungsmessgerät erfasst die Durchbiegung in Feldmitte mit einer Auflösung von 0.01 mm.
Der Prüfstandrahmen besteht aus einem starren Sockel, einer verstellbaren unteren Auflageplattform mit motorisierter Spannweitenverstellung (1,700 bis 5,900 mm) und einem C-förmigen Lastbalken. Vier entlang des unteren Auflagerahmens angebrachte Schienen führen die Stützrollen in die korrekte Spannweite. Die unteren Auflager bilden eine Rolle (Drehpunkt) und ein Gelenk, um die in der Prüfnorm geforderte Einfeldlagerung zu gewährleisten. Die obere Spannweite der Last ist über ein Aufhängungssystem von 900 bis 3,000 mm verstellbar. Die gesamte Anlage wird mit 380 V Drehstrom bei einer Gesamtleistung von 1.3 kW betrieben, wobei die Prüfplattform 500 mm über dem Boden positioniert ist.
Prüfmaschine für die Struktur von Porenbetonplatten (AAC) – ToronAAC™ 30 Anwendungen
Der ToronAAC™ 30 unterstützt die Prüfung der strukturellen Leistungsfähigkeit von dampfgehärteten Porenbetonprodukten für Hersteller, unabhängige Labore und Bauaufsichtsbehörden.
- Qualifizierung von AAC-Wand- und Bodenplatten: Überprüft die Biegefestigkeit, die Risslast und die Durchbiegungsgrenzen von bewehrten und unbewehrten AAC-Wandplatten und Bodenplatten gemäß EN 12602 und ASTM C1694, bevor das Produkt für die Verwendung im Bauwesen freigegeben wird.
- Prüfung von Stürzen und Balken aus Porenbeton: Es werden Vierpunkt-Biegebelastungen auf bewehrte Porenbetonstürze und -balken angewendet, um zu bestätigen, dass Spannweite, Bewehrungsanordnung und Betondichte den Konstruktionsanforderungen entsprechen.
- Produktion Quality Control: führt routinemäßige Stichprobenprüfungen an AAC-Platten aus jeder Produktionscharge durch und vergleicht die Risslast und die Bruchlast mit den vom Hersteller angegebenen Werten und dem Produktzertifizierungsbereich.
- Zertifizierung durch Dritte und Typgenehmigung: Statten Sie akkreditierte Prüflaboratorien mit einer standardisierten, servogesteuerten Biegevorrichtung für AAC-Produktzertifizierungsprogramme aus, die gemäß der Bauprodukteverordnung (CPR) und der CE-Kennzeichnung durchgeführt werden.
- Forschung und Entwicklung: ermöglicht es AAC-Herstellern und universitären Forschungsgruppen, neue Mischungsrezepturen, Bewehrungskonfigurationen, Faserzusätze und Aushärtungsverfahren zu evaluieren, indem sie Platten in Originalgröße unter kontrollierten Belastungsbedingungen testen.
- Gebäudeinspektion und forensische Untersuchungen: Prüfung von aus bestehenden Bauwerken entnommenen Paneelen zur Beurteilung der verbleibenden Tragfähigkeit nach Brandeinwirkung, Feuchtigkeitsschäden oder längerer Betriebsbelastung.
- Vergleich von Betonfertigteilen: Die einstellbare Spannweite und Belastungsgeometrie ermöglichen den Einsatz von nicht-porenbetonfertigen Teilen, Leichtbetonplatten und Sandwichpaneelen für vergleichende Strukturuntersuchungen.
Grundsätze
Der ToronAAC™ 30 unterstützt die Anforderungen der folgenden internationalen Normen für die Prüfung von Porenbetonprodukten und Bauplatten hinsichtlich ihrer strukturellen Eigenschaften.
- EN 12602 - Vorgefertigte Stahlbetonbauteile aus Porenbeton (Anforderungen an Tragfähigkeit, Biegefestigkeit und Durchbiegung)
- ASTM C1693 - Standard Specification for Autoclaved Aerated Concrete (AAC) (material properties and classification)
- ASTM C1694 - Standard Specification for Reinforced Autoclaved Aerated Concrete (AAC) Elements (dimensional tolerances, reinforcement, and structural verification)
- ASTM E575 - Standardverfahren zur Berichterstattung über Daten aus Strukturprüfungen von Bauwerken, Bauteilen, Verbindungen und Baugruppen
- EN 1351 - Bestimmung der Biegefestigkeit von Porenbeton
- EN 772-6 - Prüfverfahren für Mauersteine, Teil 6: Bestimmung der Biegezugfestigkeit von Mauersteinen aus Zuschlagbeton
- ACI 523.5R - Leitfaden für die Verwendung von autoklavierten Porenbetonplatten
Prüfmaschine für die Struktur von Porenbetonplatten (AAC) – ToronAAC™ 30 Hauptmerkmale
Der ToronAAC™ 30 kombiniert die Aufnahme von Platten in voller Größe mit servogesteuerter Belastung und integrierter Probenwägung in einer speziell dafür entwickelten AAC-Strukturprüfplattform.
- Aufnahme von Platten in voller Größe: Tests von AAC-Platten mit einer Länge von bis zu 6,000 mm, einer Breite von bis zu 600 mm und einer Dicke von 75 bis 275 mm, wodurch die gesamte Bandbreite der Standardabmessungen von AAC-Wand-, Boden- und Dachplatten abgedeckt wird.
- Servogesteuerte Kugelgewindetrieb-Belastung: Ein hochpräziser Kugelgewindetrieb, der von einem Servomotor und einem synchronen Zahnriemen angetrieben wird, ermöglicht eine gleichmäßige, vibrationsfreie Belastung bis zu 30 kN und bietet die Möglichkeit, die Last auf mehreren Ebenen zur Rissbeobachtung zu halten.
- Dreifach-Regelung (Kraft, Verformung, Weg): Ein neuronadaptiver PID-Algorithmus schaltet während eines laufenden Tests nahtlos zwischen den Modi Kraft konstanter Änderungsrate, Weg konstanter Änderungsrate, Krafthaltung und Weghaltung um.
- Motorisierte Unterspannbahnverstellung (1,700 bis 5,900 mm): Ein Servomotor und ein synchroner Riemenantrieb verstellen beide unteren Stützen gleichzeitig entlang vier Schienen, wodurch schnelle und wiederholbare Spannweitenänderungen zwischen verschiedenen Paneelgrößen möglich sind.
- Einstellbare obere Belastungsspanne (900 bis 3,000 mm): Die oberen Belastungspunkte gleiten entlang eines 3,200 mm langen Stahlträgers und arretieren bei der erforderlichen inneren Spannweite, wodurch verschiedene Standardbelastungsgeometrien möglich sind.
- Einfach gelagerte Randbedingung: Die untere Lagerung verfügt über eine Rolle (Drehpunkt) und ein Gelenk, wodurch die in EN 12602 geforderte einfach gelagerte Bedingung erfüllt und parasitäre Endmomente vermieden werden.
- Eingebaute Probenwägung: Zwei hochpräzise Lastsensoren an den unteren Stützen messen die Masse der Platte vor der Prüfung, wodurch die Notwendigkeit einer separaten Waage entfällt und die Handhabung der empfindlichen AAC-Platte reduziert wird.
- Messung der Verformung in Feldmitte: Eine selbstrückstellende Hebevorrichtung positioniert einen Verformungssensor (Auflösung 0.01 mm) an der Unterseite des Paneels, um die Durchbiegung in Feldmitte aufzuzeichnen, ohne die Handhabung der Probe zu beeinträchtigen.
- Dickenverstellbare obere Verformungssensoren: Zwei zusätzliche Verformungssensoren auf der Oberseite passen sich der Plattendicke und der Messposition an und liefern zusätzliche Durchbiegungsdaten.
- Lastübertragung durch Stiftverbindungen: Der obere Lastbalken und die Stütze sind über Stiftverbindungen mit dem Lastsensor verbunden, wodurch die Eigenlast, die vor Beginn des Tests auf das Paneel übertragen wird, reduziert wird.
- Genauigkeitsgrad der Maschine 0.5: Die Kraftmessung über den gesamten Bereich von 1 % bis 100 % des 30 kN-Bereichs erfüllt die Genauigkeitsklasse 0.5 (±0.5 % relativer Fehler) und liefert somit zuverlässige Daten sowohl für Rissbildungsversuche unter niedriger Last als auch für Bruchfestigkeitsversuche unter hoher Last.
- Echtzeit-Mehrkurvenanzeige: Die Software schaltet während des Tests zwischen Kraft-Zeit-, Kraft-Weg- und Weg-Zeit-Kurven um und bietet Zoom- und Schwenkfunktionen zur detaillierten Beobachtung der Rissbildung und des Verhaltens nach Überschreiten der Maximalkraft.
- Automatische Datenspeicherung und Berichterstellung: datenbankverwaltete Testdatensätze, automatische Kurvenspeicherung, anpassbare Berichtsvorlagen und eine Datenschnittstelle zur Integration mit Laborinformationsmanagementsystemen (LIMS).
- Überlast- und Sicherheitsschutz: Überlastschutz, Verfahrwegbegrenzungsschutz und Not-Aus-Funktion schützen die Maschine, die Probe und den Bediener während der Prüfung.
Theorie und Methode
Beim Vierpunkt-Biegeversuch wird eine Porenbetonplatte zwischen zwei symmetrisch angeordneten Lastpunkten einem gleichmäßigen Biegemoment ausgesetzt, während die Platte auf zwei unteren Auflagen ruht. Im Gegensatz zum Dreipunkt-Biegeversuch, bei dem die Last auf einen einzigen Mittelpunkt konzentriert wird, erzeugt die Vierpunkt-Konfiguration eine Zone konstanten Biegemoments zwischen den inneren Lastpunkten, in der die Querkraft null ist. Die Biegespannung in dieser Zone ist über die gesamte Plattenbreite gleichmäßig verteilt, wodurch der Versuch empfindlich auf den schwächsten Querschnitt und nicht auf lokale Gegebenheiten an einem einzelnen Kontaktpunkt reagiert.
Der Bediener platziert die AAC-Platte in Originalgröße auf den unteren Stützen (eine Rolle, ein Gelenk) im vorgegebenen Spannfeld und positioniert die oberen Lastpunkte symmetrisch im erforderlichen inneren Spannfeld. Das Servosystem erhöht die Kraft mit konstanter Rate, während die Software Kraft, Durchbiegung in Feldmitte und Zeit aufzeichnet. Der erste sichtbare Riss definiert die Risslast. Die Belastung wird fortgesetzt, bis die Platte ihre maximale Tragfähigkeit erreicht. Dann fällt die Last ab und die Software erfasst die maximale Kraft. Die Last-Durchbiegungs-Kurve zeigt die Steifigkeit der Platte (Anfangssteigung), den Beginn der Rissbildung (Steigungsänderung) und die Duktilität bzw. Sprödigkeit des Versagensmodus.
Die Biegetragfähigkeit der Platte wird aus dem maximalen Biegemoment und der Querschnittsgeometrie der Platte berechnet. Bei Stahlbetonplatten (AAC) dient die Risslast dem Nachweis, dass die Betonmatrix die im Gebrauch auftretenden Spannungen ohne Rissbildung aufnimmt, während die Bruchlast bestätigt, dass die interne Bewehrung über ausreichende Festigkeitsreserven verfügt. Die integrierte Wiegefunktion misst die Masse der Platte vor der Prüfung. Anhand dieser Masse berechnet die Software das Eigengewicht-Biegemoment und bestimmt die Trockenrohdichteklasse der Platte gemäß ASTM C1693 oder EN 12602.
Prüfmaschine für die Struktur von Porenbetonplatten (AAC) – ToronAAC™ 30 Technische Spezifikationen
| Parameter | Beschreibung |
|---|---|
| Maximale Prüfkraft | 30 kN |
| Genauigkeitsgrad der Maschine | Kurs 0.5 |
| Kraftmessbereich | 1 % bis 100 % FS |
| Relativer Kraftfehler | ± 0.5% |
| Schnelle Verdrängungsgeschwindigkeit (Leerlauf) | 50 bis 100 mm/min |
| Langsame Verdrängungsgeschwindigkeit | 5 bis 50 mm/min |
| Wegmessbereich | 0 zu 280 mm |
| Relativer Verschiebungsfehler | ± 0.5% |
| Verschiebungsauflösung | 0.01mm |
| Maximaler Abstand zwischen den Lastpunktmitten | 350mm |
| Testraum (vertikal) | 0 zu 280 mm |
| Prüfplattformhöhe (über dem Boden) | 500mm |
| Untere Stützspannweite (einstellbar) | 1,700 bis 5,900 mm (motorisiert) |
| Untere Unterstützungsart | Eine Rolle (Drehpunkt) + ein Scharnier |
| Länge des oberen Lastträgers | 3,200mm |
| Oberer Ladebereich (einstellbar) | 900 bis 3,000 mm (manuell) |
| Maximale Stichprobengröße (Länge × Breite × Dicke) | 1,800–6,000 × 600 × 75–275 mm |
| Deformationssensor in Feldmitte | 30 mm Hub, 0.01 mm Auflösung |
| obere Deformationssensoren | 10 mm Hub (x2), Dicke einstellbar |
| Wiegen der Probe | Zwei hochpräzise Lastsensoren an den unteren Stützen |
| Bar Systeme | Dreifach-Servoregelung (Kraft, Verformung, Weg), neuronal-adaptiver PID-Regler |
| Laufwerk wird geladen | Kugelgewindetrieb + Servomotor + Synchronzahnriemen |
| Stromspannung | Dreiphasig 380 V, 50 Hz |
| Total Power | 1.3 kW |
Die Standardkonfiguration besteht aus einem Hauptrahmen (komplett mit Basis, verstellbarer unterer Stütze und C-Träger), zwei 30 kN hochpräzisen Lastsensoren und einem hochpräzisen Wegsensor.
Zur Bewegungserfassung umfasst es eine mittige Verformungsvorrichtung mit einem Hub von 30 mm und zwei obere Verformungsvorrichtungen mit einem Hub von 10 mm.
Die mechanische Konstruktion umfasst ein Ladesystem (angetrieben von einer Kugelumlaufspindel und einem Servomotor), eine verstellbare untere Stütze mit Schienenführungen, einen Satz unterer Stützrollen (ein Drehpunkt und ein Gelenk) sowie einen oberen Stahlträger mit einer oberen Ladestütze.
Der Betrieb wird schließlich von einem Servoregelungssystem und einem mit Steuerungs- und Analysesoftware ausgestatteten Computer gesteuert.
