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Bodenmechanisches Praktikum
Einführung
Versuchsbeschreibungen
Hinweise zu Literatur und Normen
Bodenansprache
Siebung
Schlämmanalyse
Plastizität
Rammsondierung
Dichtebestimmung
Proctorversuch
Lastplattendruckversuch
Kompressionsversuch
Direkter Scherversuch
Darstellung Bohrprofile

Verständnisfragen - Test

Dichtebestimmung

Dichtebestimmung

Anwendungsbereich

Im Gegensatz zur Rammsondierung wird mit den nachfolgend beschriebenen Versuchen
die Dichte des Bodens direkt aus der Masse und dem Volumen von entnommenen
Bodenproben bestimmt. Diese Versuche sind in allen Bodenarten anwendbar, in der
sich standfeste Prüfgruben herstellen lassen. Die Bestimmung der Dichte dient
der Beurteilung bautechnischer Eigenschaften eines Bodens. Insbesondere wird die
Verdichtung aufgeschütteter Bodenschichten anhand der Dichte kontrolliert. Dazu
werden noch Vergleichswerte benötigt, die in Laborversuchen unter
Normbedingungen ermittelt werden.

Aus der Dichte und der Korndichte ρS kann der Porenanteil n sowie die
Sättigungszahl berechnet werden. Das Produkt von Dichte und Erdbeschleunigung
ergibt die Wichte. Die Wichte des Bodens wird als Kennwert für erdstatische
Berechnungen benötigt.

Ausstechzylinder-Verfahren nach DIN 18125-2 (Foto der Geräte)

An der vorgesehenen Entnahmestelle wird eine obere ca. 5 cm dicke Schicht
abgetragen und eine Aufstandsfläche für die Platte des Führungsrohres planiert.
Der Ausstechzylinder (Stutzen) wird mit der Schneide nach unten in das
Führungsrohr geschoben und mit der Schlaghaube vorsichtig in den Boden
eingedrückt oder eingetrieben bis der obere Zylinderrand bei Sand mit der
Bodenoberfläche abschließt und bei bindigen Böden etwa 1 cm unter der
Bodenoberfläche sitzt.

Video 1 - Einschlagen des Stutzens

Nachdem Eintreiben wird der Ausstechzylinder mit dem Spaten frei gegraben und
das Ausstechblech unterhalb des Zylinders eingedrückt. Der Ausstechzylinder wird
aus dem Ausstechblech herausgehoben und auf eine feste Unterlage gestellt. Das
über den Zylinderrand reichende Probenmaterial wird bei bindigem Boden mit einem
Messer abgeschnitten und dann durch ein Stahllineal mit dem Zylinderrand
abgeglichen. Anschließend wird der Zylinder an beiden Enden mit Deckeln und ggf.
mit Klebeband luftdicht verschlossen.

Video 2 - Ausgraben des Stutzens

Das Volumen V der Bodenprobe ist gleich dem Volumen des Ausstechzylinders.
Dessen Volumen wird durch Messen der Höhe und des Innendurchmessers an jeweils
drei Stellen bestimmt. Bei Sanden wird der Zylinder wie oben erwähnt bündig mit
der Geländeoberfläche eingetrieben. Bei lockeren Sanden kann der Sand beim
Einschlagen zusammensacken, so dass der Zylinder nicht vollständig gefüllt ist.
Bei dichter Lagerung kann der Sand auflockern, so dass der Boden aus dem
Zylinder herausragt. Das Differenzvolumen (+ oder -) darf in diesen Fällen nicht
ausgeglichen und nicht in der Berechnung der Dichte berücksichtigt werden.

Um die erreichte Verdichtung beurteilen zu können, wird ein Vergleichswert
benötigt. Bei Sand wird anhand des Porenanteils in lockerster und dichtester
Lagerung die Lagerungsdichte bestimmt. Bei bindigen Böden wird anhand der aus
dem Proctorversuch ermittelten Proctordichte der Verdichtungsgrad berechnet.

Ballonverfahren - Densitometer nach DIN 18125-2

Wenn der Boden Steine enthält, ist es nicht möglich, einen Stutzen
einzuschlagen. Bei solchen Randbedingungen wird ein Ersatzverfahren nötig. Es
wird eine Bodenprobe ausgegraben und das Volumen der entnommenen Probe wird
dadurch bestimmt, dass die Grube mit einem Ersatzstoff gefüllt und die Menge des
benötigten Ersatzstoffes gemessen wird.

Beim Ballonverfahren wird als Ersatzstoff Wasser verwendet, mit dem die
Entnahmegrube ausgelitert wird. Nach Abgleichen der Auflagerfläche und vor
Aushub der Prüfgrube wird die Stahlringplatte plan auf die vorbereitete Fläche
gelegt und der Boden innerhalb der Stahlringplatte mindestens 50 mm tief für
eine Nullmessung ausgehoben. Eventuell noch loser Boden wird mit Handfeger oder
Pinsel entfernt. Auf die Stahlringplatte wird das Ballongerät gestellt, wobei
der Gerätekolben soweit hochgezogen wird, dass sich der Gummiballon nicht
einklemmen kann. Anschließend wird der Nonius bis zum Anschlag abwärts geschoben
und der Kolben nach Öffnen des Ventils nach unten geführt, bis der Gummiballon
sich auf der Bodenoberfläche satt angelegt hat und der Flüssigkeitsspiegel im
Standrohr bis zur Marke angestiegen ist. Nun wird an der Kolbenstange mit Hilfe
des Nonius die Nullablesung L0 durchgeführt. Danach wird der Kolben samt
Gummiballon hochgezogen. Das Ballongerät wird von der Stahlringplatte abgehoben
und die Prüfgrube ausgehoben. Nach Aushub der Prüfgrube wird das Ballongerät
erneut auf die Stahlringplatte gestellt und der Gummiballon wieder in der zuvor
beschriebenen Weise abgesenkt. Die Lage des Kolbens wird an der Kolbenstange als
Messwert L1 abgelesen. Das Volumen der Prüfgrube ist gleich dem Wasservolumen,
das der Gerätekolben zwischen den beiden Ablesungen verdrängt hat - V = (L1 -
L0)*A. Dabei ist A die Kolbenfläche.


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