Dichtemessverfahren mit Lasertechnik

inkl. CD

– Entwicklung und Ermittlung der Randbedingungen

– Teile 1 und 2

Die ausreichende Verdichtung der Schüttmaterialien ist das zentrale Qualitätsmerkmal im Erd- und Straßenbau. Die ZTV E-StB 09 enthält Vorgaben für den zu erreichenden Verdichtungsgrad DPr. Die Bestimmung der Dichte erfolgt mit verschiedenen Feldversuchen nach DIN 18125-2, die jedoch nicht bei allen Bodenarten eingesetzt werden   können und relativ hohe zufällige Messunsicherheiten aufweisen. Die Standardabweichungen schwanken in Abhängigkeit von der Bodenart und vom Messverfahren zwischen 0,9 und 2,0 % DPr.
An der TU Bergakademie Freiberg wurde daher ein neues Dichtemessverfahren mit Lasertechnik entwickelt, bei dem das Prüfgrubenvolumen über eine Laserabtastung vor und nach dem Ausheben der Prüfgrube bestimmt wird. Die Tauglichkeit des Verfahrens wurde mit der Machbarkeitsstudie FE 05.137 mit einem ersten Prototypen nachgewiesen.
Um die Entwicklung des Dichtemessverfahrens mit Lasertechnik fortzuführen und die Randbedingungen des Verfahrens zu ermitteln, wurde im Rahmen des vorliegenden Forschungsvorhabens ein Prototyp II des Grubenvolumenscanners entwickelt, der durch wesentliche Verbesserungen im Vergleich zum Prototyp I gekennzeichnet war. Durch eine Verkleinerung des Scankopfes und die Abtastung der Prüfgrubenwandung mit kontinuierlicher Rotation konnte die Scandauer auf ca. 5 Minuten reduziert werden. Die netzunabhängige Stromversorgung ermöglichte den Feldeinsatz. Die Güte einer Prüfgrube konnte mit einem Algorithmus zum Erkennen und Erfassen von Schattenstellen bewertet werden.
Die Untersuchungen zum Einfluss des Lichteinfalls, zum Einfluss von feuchten Oberflächen, zur Staubeinwirkung und von Temperaturunterschieden ergaben, dass die genannten Umgebungsfaktoren nur einen geringen Einfluss auf das Messergebnis des Grubenvolumenscanners haben. Allerdings wurden die Messungen im Freien durch einfallendes Sonnenlicht stark gestört, so dass bei weiteren Geräten Blenden am Sensor vorzusehen sind.
Mit dem Prototypen II konnten eine hohe Wiederholgenauigkeit erreicht werden. Die mittlere Standardabweichung betrug 7 cm³. Es traten jedoch systematische Messabweichungen auf, für die eine Korrekturfunktion abgeleitet wurde. Wesentliche Randbedingungen für das Dichtemessverfahren mit Lasertechnik konnten aufgezeigt werden. Mit dem nächsten Entwicklungsschritt sollte die Störanfälligkeit verringert und der Messbereich deutlich vergrößert werden.

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