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Dokumentenidentifikation DE3707648C2 29.02.1996
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Verdichtungsgrads beim Verdichten eines Untergrundes mittels einer Vibrationswalze
Anmelder ABG-Werke GmbH, 31785 Hameln, DE
Erfinder Böhm, Alfred, 8374 Viechtach, DE
Vertreter Sparing Röhl Henseler, 40237 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 10.03.1987
DE-Aktenzeichen 3707648
Offenlegungstag 17.11.1988
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.02.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.02.1996
IPC-Hauptklasse G01N 33/24
IPC-Nebenklasse G01H 1/00   E02D 1/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Verdichtungsgrads beim Verdichten eines Untergrunds mittels einer Vibrationswalze gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Die Verdichtung von Untergrund durch Vibrationsgeräte ist ein im Straßenbau vielfach angewandtes Verfahren. Dabei ist es erforderlich, während der Verdichtungsarbeit den jeweils erreichten Verdichtungsgrad zu prüfen, um zu erkennen, wann der Untergrund die gewünschte Verdichtung erreicht hat und damit die Verdichtung mittels Vibrationsgeräten beendet werden kann. Zur Beurteilung des Verdichtungsgrads des Untergrunds und der Steuerung von Verdichtungsparametern, wie Vibrationsfrequenz, Vibrationsamplitude, Fahrgeschwindigkeit, Zahl der Überfahrten, Verdichtungsdauer usw. ist es bekannt, die Schwingungsbewegung des Verdichtungsgeräts auf dem zu verdichtenden Untergrund zu messen. Dieses Schwingungsverhalten ist abhängig vom Verdichtungsgrad der Unterlage aufgrund einer rückkoppelnden Wirkung des Bodens auf die Schwingungsbewegung des Verdichtungsgeräts. Durch Messung der Schwingungsbewegung des Verdichtungsgeräts kann folglich auch die Änderung des Verdichtungsgrads festgestellt und damit eine gewünschte Verdichtungsänderung durch geeignete Maßnahmen am Verdichtungsgerät erzielt werden.

Aus der DE 20 57 279 B2 ist es bekannt, an ein Verdichtungsgerät eine nachgeführte Einachswalze mit einem Schlepp- und einem Belastungsbügel anzuhängen, wobei letzterer mit einem Richtkrafterreger mit vertikaler Hauptwirkungsrichtung und beidseitig mit einem Beschleunigungsaufnehmer und mittig mit einem Dehnungsgeber gekoppelt ist. Die Summenspannung der Beschleunigungsaufnehmer mit vertikaler Ansprechrichtung wird abgegriffen und integriert und der so gewonnene Wert mit dem Signal des Dehnungsgebers über gesteuerte Gleichrichter, deren Steuerspannungen aus Ausgangssignalen eines Winkellagengebers abgeleitet werden, weiterverarbeitet, um den Betrag der Dauerschwingungsimpedanz des verdichteten Bodens bei der Frequenz des Richtkrafterregers zu ermitteln.

In der DD-PS 79 609 ist ein Verfahren beschrieben, mit dem die Verdichtungswirkung bereits während der Verdichtungsarbeit kontinuierlich festgestellt und die optimale Vibrationsfrequenz in Abhängigkeit vom erreichten Verdichtungsgrad bestimmt und eingestellt werden kann. Bei diesem Verfahren wird die Schwingungsbewegung des Verdichtungsgeräts auf dem zu verdichtenden Boden gemessen, und die Veränderung der Amplitude der wirksamen Frequenz als Maß für den Verdichtungsgrad benutzt. Dabei kann unter Verwendung eines Filters nur der im wesentlichen vertikale Teil der veränderten Vibrationsbewegung als Teilbewegungssignal herausgefiltert werden. Für die Messung der Schwingungsbewegung des Verdichtungsgeräts ist ein Schwingungsaufnehmer (Meßwertgeber) auf dem Verdichtungsgerät, z. B. einer Rüttelwalze, befestigt, während die übrigen elektronischen Bausteine in einer Tasche beim Bedienungsmann untergebracht sind. Während der Verdichtungsarbeit wird das Meßgerät von dem Bedienungsmann beobachtet. Sobald bei einer erneuten Überfahrt des Verdichtungsgeräts über die zu verdichtende Unterlage keine Vergrößerung der Amplitude mehr angezeigt wird, kann die Verdichtungsarbeit eingestellt werden, da mit dem Verdichtungsgerät keine größere Verdichtung mehr zu erreichen ist.

Aus der DE-OS 27 10 811 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ebenfalls die Verdichtungswirkung bereits während der Verdichtungsarbeit kontinuierlich festgestellt und in die optimale Vibrationsfrequenz in Abhängigkeit vom erreichten Verdichtungsgrad bestimmt und eingestellt werden kann. Auch bei diesem Verfahren dient die Veränderung der Amplitude als Maß für den Verdichtungsgrad. Gegenüber dem Verfahren der DD-PS 79 609 wird aber nicht die Amplitude des im wesentlichen vertikalen Teils der Gesamtschwingungsbewegung ausgewertet, sondern eine Oberschwingungskomponente herausgefiltert und die Amplitude dieser Oberschwingungskomponente bzw. die bewertete Summe der Amplituden von mehreren Oberschwingungskomponenten als Maß für den augenblicklichen Verdichtungsgrad und/oder zu der Steuerung von Verdichtungsparametern herangezogen.

Diese bekannten Verfahren weisen eine Reihe von Nachteilen auf. So hat die Praxis gezeigt, daß sich bei der Messung der Amplituden durch ständige Verschiebungen im Untergrund variierende Maximalwerte ergeben, so daß kein exakter Rückschluß auf das tatsächliche Gesamtverdichtungsniveau mehr gezogen werden kann. Bei der Auswertung von Oberschwingungen müssen immer selektiv einzelne Frequenzen herausgefiltert werden. Diese frequenzabhängigen Messungen erfordern bei der Verwendung von Vibrationswalzen eine Umschaltung der Auswertschaltung, da der bei Vibrationswalzen übliche Umschaltvorgang von Oberflächenverdichtung auf Tiefenverdichtung mit einer Änderung der Vibrationsfrequenz verbunden ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Bestimmen des Verdichtungsgrads beim Verdichten eines Untergrunds mittels einer Vibrationswalze nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 zu schaffen, die eine frequenzunabhängige, genaue und einfache Messung des Verdichtungsgrads beim Verdichten eines Untergrunds mittels einer Vibrationswalze erlauben.

Diese Aufgabe wird entsprechend den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 7 gelöst.

Hierdurch wird erreicht, daß amplitudenbezogene Werte bestimmt werden, die einen besseren Rückschluß auf die jeweiligen Verdichtungsgrade des Untergrunds ermöglichen als die bekannten Verfahren und demnach auch zur Steuerung von Verdichtungsparametern der Vibrationswalze besser geeignet sind. Durch die Auswertung einer Schwingungshalbwelle werden Amplitudenbeträge ermittelt, deren Änderungen auch bei einem variierenden Untergrund ein genaues Maß für den Verdichtungsgrad sind. Dieses Meßverfahren hat außerdem den Vorteil, daß die Messung frequenzunabhängig ist, d. h. der bei Vibrationswalzen übliche Umschaltvorgang von Oberflächenverdichtungen auf Tiefenverdichtungen, der mit Vibrationsfrequenzänderungen verbunden ist, erfordert keine Umschaltung der Auswertschaltung, wie dies bei der Auswertung von Oberwellen notwendig ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Bandage einer Vibrationswalze mit einem Meßwertaufnehmer.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Bestimmen des Verdichtungsgrads beim Verdichten eines Untergrunds mittels einer Vibrationswalze.

Die in Fig. 1 dargestellte Bandage O einer Vibrationswalze betrifft eine Ein- oder Mehrradvibrationswalze, deren schwingende Bandage O sowohl mit ihrem Gewicht als auch mit Hilfe der von eingebauten Vibratoren erzeugten gerichteten oder ungerichteten Schwingungen einen Untergrund verdichtet.

An der Mitte der Bandage O ist in senkrechter Einbaulage ein Meßwertgeber 1 zum Abtasten der Vibrationsbewegung während der Verdichtungsarbeit angeordnet. Um eine sichere Verbindung zwischen der schwingenden Bandage O und dem Meßwertgeber 1 zu erreichen, ist der Meßwertgeber 1 an der Bandage fest montiert. Als Meßwertgeber 1 ist dabei ein piezoelektrischer Beschleunigungsaufnehmer 10 etwa der Marke Brüel & Kjaer Typ 4383 und ein Eingangsverstärker 11 vorgesehen (vgl. hierzu auch Fig. 2). Als Eingangsverstärker 11 dient ein normaler Spannungsverstärker, wie er in vielen Beschleunigungsaufnehmern bereits integriert ist. Der Beschleunigungsaufnehmer 10 verfügt zweckmäßigerweise über eine möglichst hohe Resonanzfrequenz und soll dabei gleichzeitig einen großen Arbeitsfrequenzbereich überstreichen. Dieser Arbeitsfrequenzbereich kann den für die Messung an Vibrationswalzen ausreichenden Frequenzbereich von 0 bis 5 kHz umfassen.

Der Beschleunigungsaufnehmer 10 ist im wesentlichen nur in einer Richtung empfindlich. Durch seine Positionierung in senkrechter Einbaulage an der Mitte der Bandage O ist der Beschleunigungsaufnehmer 10 an der Vibrationswalze so montiert und orientiert, daß er im wesentlichen nur den vertikalen Teil der Vibrationsbewegung erfaßt. Es kann somit vom Meßwertgeber 1 ein Signal erzeugt werden, das im wesentlichen die vertikale Beschleunigungskomponente der Bewegung der Bandage O repräsentiert. Dieses Signal läßt sich als Wechselspannungssignal in eine positive und in eine negative Schwingungshalbwelle zerlegen. Neben der symbolisiert dargestellten Bandage O zeigt Fig. 1 eine Schwingungsperiode einer Sinusschwingung, die die freie Vibrationsbewegung der Bandage O ohne rückkoppelnde Wirkung des Untergrunds repräsentieren soll. Gemäß der angegebenen Pfeilrichtung entspricht danach der negativen Sinushalbwelle die Abwärtsbewegung der Bandage O.

Die in Fig. 2 in Form eines Blockschemas dargestellte Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Bestimmen des Verdichtungsgrads beim Verdichten eines Untergrunds mittels einer Vibrationswalze umfaßt einen Meßwertgeber 1 und eine Einrichtung 2 zur Auswertung der Amplitude eines Signals und Anzeige eines Maßes für den Verdichtungsgrad.

Die Einrichtung 2 weist eingangsseitig einen Filter 20 auf, der aus dem Signal konstruktionsbedingte Eigenschwingungen der Vibrationswalze, die durch das Bewegungsverhalten der Vibrationswalze bestimmt und für jeden Verdichtungsgerätetyp charakteristisch sind, herausfiltert. Praktische Messungen und Versuche haben ergeben, daß sich Schwingungen oberhalb einer Frequenz von 300 Hz nicht für Rückschlüsse auf den Verdichtungsgrad des zu messenden Untergrunds verwenden lassen, oder aber so geringe Meßeffekte erzielen, daß sie zu vernachlässigen sind. Die konstruktionsbedingten Eigenschwingungen der Vibrationswalze, die einen Großteil der höherfrequenten überlagerten Schwingungen mit relativ großer Amplitude darstellen, werden folglich zur Meßwertverarbeitung nicht herangezogen. Der Filter 20 ist daher so ausgelegt, daß alle Frequenzen, die größer sind als 300 Hz, herausgefiltert werden.

Der Ausgang dieses Filters 20 ist mit dem Eingang einer Gleichspannungsunterdrückungseinrichtung 21 verbunden. Diese Gleichspannungsunterdrückungseinrichtung 21 dient zur gleichspannungsmäßigen Entkopplung des Signals, um ein reines Wechselspannungssignal zu erhalten. Der Ausgang der Gleichspannungsunterdrückungseinrichtung 21 ist mit dem Eingang einer Einrichtung 22 zur Erzeugung eines Gleichspannungssignals verbunden. Diese Einrichtung 22 umfaßt im wesentlichen einen Präzisionsgleichrichter, der die mehr oder weniger sinusähnliche Schwingung in die positive und negative Schwingungshalbwelle aufteilt. Bei dem Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß Fig. 2 wird durch die Einrichtung 22 die positive Schwingungshalbwelle eliminiert und die negative Schwingungshalbwelle einem Integrierkreis 23 zugeführt, der mit seinem Eingang an den Ausgang der Einrichtung 22 angeschlossen ist.

Das als Integrationskreis 23 dienende Verzögerungsglied umfaßt ein Proportional-Totzeit-Glied, das eine RC-Kombination enthält. Dieses Verzögerungsglied 23 integriert die negative Schwingungshalbwelle, indem jeweils über die einzelnen Schwingungsperioden einer Verzögerungszeit τ integriert wird. Die Zeitkonstante τ wird hierbei so gewählt, daß sowohl extreme Spitzen unterdrückt, als auch kurzzeitige Einbrüche abgefangen werden und damit ein gut interpretierbares Verdichtungsprofil erscheint. Gemäß den Ergebnissen empirischer Untersuchungen wird eine Zeitkonstante von ca. 500 msec gewählt. Dies stellt im Vergleich zu einer Periodendauer von 20 bzw. 33 msec (50 Hz/30 Hz) oder 24 und 32 msec (41 Hz/31 Hz) eine relativ große Zahl dar (5 τ ~ ca. 2,5 sec). Die richtige Dimensionierung der Integrationszeit ist wichtig. Wird die Zeitkonstante τ zu groß gewählt, entsteht praktisch eine Spitzenwertgleichrichtung, die keine Aussage über die Bodenbeschaffenheit, insbesondere die Bodenverdichtung, mehr zuläßt. Wird die Zeit zu klein gewählt, entsteht ein zittriges Verhalten, das die Meßwerte schwer interpretierbar macht. Die Zeitkonstante Z des Verzögerungsglieds 23 ist folglich so gewählt, daß eine Integrationsspannung entsteht, die als Maß für den Verdichtungsgrad verwendbar ist. Die Zunahme dieser Integrationsspannung ist proportional der Zunahme des Verdichtungsgrads.

Über einen Verstärker 24, der vorzugsweise einen hohen Eingangswiderstand besitzt, kann die Integrationsspannung abgegriffen werden. Da aber die eigentliche Meßinformation in relativ kleinen Meßwertschwankungen vorliegt, wird durch eine nachfolgende Subtrahierschaltung 25 ein Großteil der Integrationsspannung, der sogenannte "permanente Beschleunigungsanteil" unterdrückt, wobei eine Meßsignalspreizung in dem Verstärker 24 erfolgt.

Zur Aufzeichnung der am Ausgang des Verstärkers 24 anstehenden Integrationsspannung als dimensionslose Zahl sind Registrierungsvorrichtungen 27, 29, 33 vorgesehen. Über eine geeignete Ausgangstreiberstufe 26, an die ein Schreiber 27 angeschlossen ist, kann eine analoge Aufzeichnung erfolgen. Der hier verwendete X, T-Schreiber zeichnet die Amplitudenbeträge des Meßsignals auf und gibt somit in Form eines Bodenprofils Auskunft über die Änderung des Verdichtungsgrad eines zu verdichtenden Untergrunds. An den Ausgang des Verstärkers 24 ist weiterhin eine Digitalanzeigeeinrichtung 28, 29, bestehend aus einem AD-Wandler 28 und einem LC-Display 29, angeschlossen. Durch diese Digitalanzeigeeinrichtung 28, 29 wird das Meßsignal als aktueller Meßwert an dem LC-Display 29 dargestellt und gibt somit dem Walzenfahrer ständig Informationen über die Bodenbeschaffenheit. Da dieses Meßsignal vom Walzenfahrer durch große Schwankungen während der Fahrt in Bezug auf die Verdichtungszunahme schwer interpretiert werden kann, umfaßt die Meßeinrichtung einen Mittelwertbildner 3 für eine kontinuierliche Mittelwertbildung. Der Eingang dieses Mittelwertbildners 3 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 24 verbunden. Der in Fig. 2 dargestellte Aufbau des Mittelwertbildners 3 zeigt einen AD-Wandler 30, einen Zeitgeber 31, eine zeitgesteuerte Rechnereinheit 32 und ein Display 33. Die Einrichtungen zur Zeitsteuerung der Rechnereinheit 32 sind eine Starttaste und eine Stoptaste. Zusätzlich sind an der Rechnereinheit 32 noch eine Rückstelltaste (Reset) und eine Rückruftaste (Recall) vorgesehen. Zur Durchführung der Mittelwertbildung ist die Starttaste zu betätigen, woraufhin der AD-Wandler 30 gesteuert durch den Zeitgeber 31 aktuelle Meßwerte zyklisch abfragt und diese der Rechnereinheit 32 mitteilt, die hier von einem integrierten Mikroprozessor gebildet wird, der dann über einen Rechenalgorithmus aus den aktuellen Meßwerten einen Gesamtmittelwert bildet und diesen nach Betätigen der Stoptaste im Display 33 als dimensionslose Zahl anzeigt.

Da zur Verdichtung eines Untergrunds mittels Vibrationswalze grundsätzlich mehrere Überfahrten erforderlich sind, erfolgt die Mittelwertbildung mit Hilfe eines Meßzyklus. Jeder Meßzyklus umfaßt eine Mehrzahl von Fahrten der Vibrationswalze über den zu verdichtenden Untergrund, für die jeweils eine kontinuierliche Mittelwertbildung erfolgt. Die Mittelwerte der einzelnen Überfahrten werden von Einrichtungen der Rechnereinheit 32 gespeichert und miteinander verglichen um festzustellen, wie sich der Verdichtungsgrad von einer Überfahrt zur nächsten Überfahrt ändert. Zur Überwachung des Meßzyklus werden auf dem Display 33 die Fahrtnummer, der berechnete Mittelwert und der vorhergehende Mittelwert angezeigt. Die Darstellung des vorherigen Mittelwerts ermöglicht den Steigerungswert des Verdichtungsgrads bei einer erneuten Überfahrt gegenüber dem alten Streckenwert schnell visuell zu erfassen. Errechnet der Mikroprozessor 32 aufgrund des einprogrammierten Rechneralgorithmus, daß keine Verdichtungszunahme mehr zu erwarten ist, so wird dies durch ein E im Display 33 angezeigt. Gleichzeitig beginnt das ganze Display 33 zu blinken. Über die Recalltaste können sämtliche Fahrten nochmals zyklisch abgefragt werden. Dabei werden jedoch nur noch die errechneten Mittelwerte angezeigt. Die Speicherung der Meßwerte eines Meßzyklus wird durch die Resettaste gelöscht. Um eine Fehlbedienung der Resettaste zu vermeiden, ist eine Sicherheit eingebaut, die darin besteht, daß nach dem erstmaligen Betätigen der Resettaste diese aufblinkt und die Eingabe als Fehlbedienung erkannt wird, falls die Resettaste nicht innerhalb von 5 sec erneut betätigt wird.

Man kann auch die positive Schwingungshalbwelle sowie die Differenzbildung von positiver und negativer Schwingungshalbwelle durch entsprechende schaltungstechnische Maßnahmen zur Erfassung des Verdichtungsgrads heranziehen. Die besten Ergebnisse wurden jedoch mit der negativen Schwingungshalbwelle erzielt.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen kann weiterhin vorgesehen sein, daß die Einrichtung 2 in einer Tasche beim Walzenfahrer oder im Fahrergehäuse untergebracht ist.

Ferner ist es möglich, die Vorrichtung gemäß Fig. 2 zur Steuerung von Verdichtungsparametern der Vibrationswalze einzusetzen.

Zum Bestimmen des Verdichtungsgrads beim Verdichten eines Untergrunds z. B. aus Erde, Kies oder Asphalt mittels Vibrationswalze und/oder zur Steuerung von Verdichtungsparametern wird die Vibrationsbewegung der Bandage O gemessen, da die Vibrationsbewegung insbesondere in ihrem Amplitudenverlauf nicht allein durch das Bewegungsverhalten der Vibrationswalze bestimmt wird, sondern auch von der Beschaffenheit des Untergrunds abhängt. Ändert sich die Beschaffenheit des Untergrunds durch Verdichtung, so ändert sich folglich auch die Vibrationsbewegung der Bandage O. Die Vibrationsbewegung der Bandage O kann hierbei mit einer oder mehreren Grundfrequenzen im Bereich von 30 Hz erfolgen.

Zur Messung der Vibrationsbewegung wird durch den Beschleunigungsaufnehmer 10 ein Signal erzeugt, das im wesentlichen die vertikale Beschleunigungskomponente der Bewegung der Bandage O repräsentiert. Dieses Signal wird dem Eingangsverstärker 11 zugeführt, der es verzögerungsfrei auf ein gewünschtes Niveau (Pegel) verstärkt. Vor der Verstärkung kann es auch notwendig sein, das vom Beschleunigungsaufnehmer 10 gelieferte Signal zunächst gleichspannungsmäßig zu verblocken. Das verstärkte Signal wird daraufhin von überlagerten Schwingungen befreit, die zur Meßwertverarbeitung nicht herangezogen werden. Dieses gefilterte Signal wird dann in die positive und die negative Schwingungshalbwelle aufgeteilt. Sofern das Signal kein reines Wechselspannungssignal ist, kann vor der Aufspaltung in die positive und die negative Schwingungshalbwelle eine gleichspannungsmäßige Entkopplung durchgeführt werden.

Zur Erfassung des Verdichtungsgrads kann nun die positive Schwingungshalbwelle, die negative Schwingungshalbwelle sowie die Differenzbildung von positiver und negativer Schwingungshalbwelle herangezogen werden. Die Amplitudenbeträge dieser Schwingungshalbwelle werden in Abhängigkeit von der Zeit integriert. Vorzugsweise wird dabei über die einzelnen Schwingungsberge oder Schwingungstäler bzw. Schwingungsperioden der Schwingungshalbwelle in einem Schwingungszeitraum integriert. Dieser Schwingungszeitraum wird durch die Verzögerungszeit des Verzögerungsglieds zur Durchführung der Integration bestimmt. Die als Meßsignal erhaltene Integrationsspannung, die eine kombinierte Spitzenwertgleichrichtungs-Integrationsspannung sein kann, trägt Informationen über den Verdichtungsgrad des zu verdichtenden Bodens. Die Zunahme dieser Integrationsspannung ist nämlich proportional der Zunahme des Verdichtungsgrads.

Da aber die eigentliche Meßinformation in relativ kleinen Schwankungen der Integrationsspannung vorliegt, wird der Teil der Integrationsspannung unterdrückt, der dem sogenannten permanenten Anteil der gemessenen Beschleunigung entspricht. Dieser Anteil ist abhängig von den Vibrationsdaten der Vibrationswalze. Zur Unterdrückung dieses permanenten Anteils wird eine Gleichspannung mit umgekehrter Polarität abgezogen. Der Anteil, der der fluktuierenden Integrationsspannung entspricht, kann als gewonnenes Meßsignal mittels Anzeigeeinrichtungen dargestellt werden. Vom Walzenfahrer können die Werte dieses Meßsignals während der Verdichtungsarbeit beobachtet werden und liefern ihm die notwendige Information darüber, ob der gewünschte Verdichtungsgrad erreicht ist und/oder eine Steuerung der Verdichtungsparameter der Vibrationswalze erforderlich ist. Da dieses Meßsignal vom Auswerter durch große Schwankungen während der Fahrt in Bezug auf die Verdichtungszunahme schwer interpretiert werden kann, findet eine kontinuierliche Mittelwertbildung statt.

Bei der Verdichtung eines Untergrunds mittels Vibrationswalze, wofür grundsätzlich mehrere Überfahrten der Vibrationswalze erforderlich sind, kann die Bestimmung des Verdichtungsgrads in einem Meßzyklus erfolgen. Für jede Fahrt wird ein Mittelwert des gewonnenen Meßsignals berechnet, gespeichert, verglichen und dargestellt. Zusammen mit der Fahrtnummer wird ebenfalls der vorherige Mittelwert angezeigt, damit der Steigerungswert gegenüber der letzten Überfahrt schnell zu erkennen ist. Dieser Steigerungswert repräsentiert die Erhöhung des Verdichtungsgrads und ist ein Maß dafür, ob eine weitere Verdichtungszunahme noch zu erwarten ist.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zum Prüfen das Verdichtungsgrades beim Verdichten eines Untergrundes mittels einer mindestens eine vibrierende Bandage aufweisenden Vibrationswalze, wobei aus der Vibrationsbewegung der Bandage ein im wesentlichen die vertikale Beschleunigungskomponente der Vibrationsbewegung repräsentierendes Signal abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal zu einem von konstruktionsbedingten Eigenschwingungskomponenten der Vibrationswalze bereinigten Wechselspannungssignal verarbeitet, das Wechselspannungssignal in ein Gleichspannungssignal umgewandelt und während vorbestimmter Zeitabschnitte über eine Schwingungshalbwelle des Gleichspannungssignals integriert wird, wobei die Zunahme der erhaltenen Integrationsspannungen als Maß für die Verdichtung des Untergrundes verwendet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils die negative Schwingungshalbwelle des Wechselspannungssignals als Gleichspannungssignal verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über Zeitabschnitte von etwa 100 bis 1000 ms integriert wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der erhaltenen Integrationsspannung eine Spannung subtrahiert wird, die einem permanenten Amplitudenwert des Signals entspricht.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Überfahrt des Untergrundes durch die Vibrationswalze ein mittlerer Integrationsspannungswert ermittelt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Integrationsspannungswerte aufeinanderfolgender Überfahrten miteinander verglichen werden.
  7. 7. Vorrichtung zum Prüfen des Verdichtungsgrades beim Verdichten eines Untergrundes mittels einer mindestens eine vibrierende Bandage aufweisenden Vibrationswalze zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche bis 6, mit einem an der Bandage angeordneten Meßwertgeber (1), der ein die vertikale Beschleunigungskomponente der Vibrationsbewegung repräsentierendes Signal erzeugt, und mit einer Einrichtung (2) zur Auswertung der Amplitude des Signals und Anzeige eines Maßes für den Verdichtungsgrad, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (2) einen Filter (20) zum Eliminieren der konstruktionsbedingten Eigenschwingungskomponenten der Vibrationswalze aus dem vom Meßwertgeber (1) gelieferten Signal, eine Einrichtung (22) zum Erzeugen eines Gleichspannungssignals aus dem vom Filter (20) gelieferten Wechselspannungssignal und einen Integrationskreis (23) zur Ermittlung einer Integrationsspannung entsprechend der Integration des Gleichspannungssignals über eine vorbestimmte Zeitspanne umfaßt.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Filter (20) und die Einrichtung (22) zum Erzeugen eines Gleichspannungssignals eine Gleichspannungsunterdrückungseinrichtung (21) zur Erzeugung eines reinen Wechselspannungssignals geschaltet ist.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Filter (20) eine obere Grenzfrequenz von 300 Hz besitzt.
  10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (22) einen Präzisionsgleichrichter umfaßt.
  11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Integrationskreis (23) ein Verzögerungsglied vorgesehen ist.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (23) eine RC-Kombination umfaßt, bei der die Zeitkonstante im Vergleich zu einer Periodendauer des Signals relativ groß ist.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Integrierkreis (23) eine Subtrahierschaltung (25) zur Unterdrückung der dem permanenter Amplitudenwert des Signals zuzuordnenden Spannung nachgeschaltet ist.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittelwertbildner (3) zur Berechnung eines mittleren Integrationsspannungswerts vorgesehen ist.
  15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwertbildner (3) eine zeitgesteuerte Rechnereinheit (32) zur kontinuierlichen Mittelwertbildung für einen wählbaren Zeitraum aufweist, wobei die Mittelwerte zweier aufeinanderfolgender Zeiträume auf einem Display (33) anzeigbar sind.
  16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zeitraum einer Überfahrt der Vibrationswalze über den Untergrund entspricht.
  17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinheit (32) Einrichtungen zur Speicherung und zum Vergleichen der Mittelwerte aufeinanderfolgender Zeiträume aufweist.






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