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1 Problemstellung
Beim Lösen bindiger Böden besteht ein Zusammenhang
zwischen Lösbarkeit, Wassergehalt und
Konsistenz des Bodens. Diesem wird in der VOB,
Teil C DIN 18300 Rechnung getragen, indem die
Grenzwerte zwischen den Bodenklassen 4, 5 und 6
über die Konsistenz definiert sind. Hierbei werden
der Bodenklasse 4 alle Bodenarten mit leichter und
mittlerer Plastizität in weicher bis halbfester Konsis -
tenz zugeordnet. Die Bodenklasse 5 umfasst ausgeprägt
plastische Tone in weicher bis halbfester
Konsistenz. Feinkörnige Böden fester Konsistenz
sind der Bodenklasse 6 zuzuordnen. Die Grenze
zwischen halbfester und fester Konsistenz ist dabei
über die Schrumpfgrenze definiert, die nach DIN
18122-2 bestimmt wird.
Die Schrumpfgrenze reiht sich als eine der Atterberg’schen
Grenzen zur Bestimmung der Konsis -
tenz ein, wobei nach DIN 18122-1 die Fließgrenze
den Übergang zwischen flüssiger und breiiger Konsistenz
und die Ausrollgrenze den Übergang zwischen
steifer und halbfester Konsistenz darstellen.
Die Schrumpfgrenze als Übergang zwischen halbfester
und fester Konsistenz weist hierbei nach bodenmechanischer
Theorie den geringsten Wassergehalt
auf, da dieser mit zunehmender Konsistenz
abnimmt. Dies ist jedoch in der Realität nicht immer
der Fall. Der Wassergehalt an der Ausrollgrenze
liegt vor allem bei leichtplastischen Böden häufig
unterhalb des Wassergehaltes an der Schrumpfgrenze.
Dies führt aufgrund einer unpräzisen Zuordnung
der Bodenklassen häufig zu Streitfällen
zwischen Auftragnehmer und Auftraggeber.
2 Forschungskonzept
2.1 Zielsetzung
Mit der vorliegenden Forschungsarbeit soll die vorhandene
Versuchstechnik zur Unterscheidung zwischen
den Bodenarten 4 und 6 bzw. 5 und 6 evaluiert
und verbessert werden. Hierbei soll das durch
die Verwendung der Konsistenzgrenzen zur Klassifizierung
auftretende Problem, dass der Wassergehalt
an der Schrumpfgrenze über dem Wassergehalt
an der Ausrollgrenze liegen kann, näher betrachtet
werden. Ziel dieser Forschung ist eine eindeutige
Einordnung bindiger Böden in die Bodenklassen
der DIN 18300. Eine präzise Einordnung
der Böden soll zur Vermeidung von Streitfällen im
Erdbau beitragen und ist somit im beiderseitigen Interesse
von Auftragnehmer und Auftraggeber. In
einem ersten Schritt sollen das Schrumpfverhalten
bindiger Böden analysiert und die Methoden zur
Bestimmung der Schrumpfgrenze weiterentwickelt
werden. In einem nächsten Schritt soll untersucht
werden, inwieweit andere Parameter, welche die
Festigkeit des Bodens beschreiben, z. B. die einaxiale
Druckfestigkeit, für die Einordnung bindiger
Böden in Lösbarkeitsklassen herangezogen werden
können.
2.2 Forschungskonzeption
In Bild 2-1 ist das Untersuchungskonzept dazu
schematisch dargestellt. Der Schwerpunkt des Vorhabens
liegt, wie bereits ersichtlich, in der Konzeption,
Durchführung und Auswertung von Laborversuchen.
Im ersten Schritt sollen im Hinblick auf ihre Konsis -
tenz und ihre Plastizität geeignete bindige Böden
ausgewählt werden. Da die in weiteren Schritten
durchzuführenden Untersuchungen zum Teil ungestörte
Proben voraussetzen, muss das zu untersuchende
Probematerial auch im ungestörten Zustand
vorliegen. Um eine Aussagekraft für verschiedene
bindige Böden zu bekommen, werden je
zwei Böden leichter, mittlerer und ausgeprägter
Plastizität gesucht, bei denen der Wassergehalt an
der Schrumpfgrenze geringer ist als der an der Ausrollgrenze.
Des Weiteren sollen vier Böden untersucht
werden, deren Wassergehalt an der
Schrumpfgrenze über dem Wassergehalt an der
Ausrollgrenze liegt. Dieses Phänomen tritt vor
allem bei leicht- bis mittelplastischen Böden auf.
Der Grund für dieses Verhalten liegt nach von
SOOS (2001) in dem regellosen, sperrigen Gefüge,
welches sich durch die Aufbereitung der Probe und
das anschließende Schrumpfen aus einer vormals
parallel ausgerichteten Struktur entwickelt. Der
Wassergehalt an der Schrumpfgrenze wird nach
von SOOS (2001) daher überschätzt. Die durch die
Versuchstechnik entstehende hohe Porenzahl mit
dem daraus resultierend hohen Restschrumpfungsanteil
und Wassergehalt entspricht im Allgemeinen
nicht den Eigenschaften vorbelasteter, natürlicher
Böden.
Zur Auswahl der Böden wird eine bodenmechanische
Klassifizierung nach DIN EN ISO 14688 und
DIN 18196 der infrage kommenden Bodenproben
durchgeführt. In diesem ersten Schritt werden er-