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Kurzfassung – Abstract
Entwicklung einer neuen Versuchstechnik zur
Bestimmung der Grenze zwischen halbfestem
und festem Boden
Im Hinblick auf das Lösen werden Boden und Fels
nach DIN 18300 beschrieben. Dabei werden bindige
Bodenarten in Abhängigkeit von ihrer Konsis -
tenz in unterschiedliche Bodenklassen unterteilt.
Bodenarten von leichter bis mittlerer Plastizität und
weicher bis halbfester Konsistenz werden der Bodenklasse
4 zugeordnet. Ausgeprägt plastische
Tone von weicher bis halbfester Konsistenz gehören
der Bodenklasse 5 an. Die Grenze zwischen
halbfester und fester Konsis tenz ist dabei über die
Schrumpfgrenze definiert, die nach DIN 18122-2
bestimmt wird. Bodenarten von fester Konsistenz
sind der Bodenklasse 6 zuzuordnen.
Da vor allem bei leichtplastischen Böden der Wassergehalt
an der Schrumpfgrenze häufig oberhalb
des Wassergehaltes an der Ausrollgrenze liegt,
kommt es bei der Einordnung bindiger Böden in die
Bodenklassen der DIN 18300 häufig zu Unklarheiten,
was zu Streitfällen zwischen Auftragnehmer
und Auftraggeber führen kann.
Das Ziel des Forschungsvorhabens war es deshalb,
ein geeigneteres Kriterium zur Einordnung
halbfester und fester Böden in die Bodenklassen
der DIN 18300 zu erarbeiten und dazu eine Versuchstechnik
zu entwickeln. In einem ersten Schritt
wurde das Schrumpfverhalten bindiger Böden analysiert
und die Versuchstechnik zur Bestimmung
der Schrumpfgrenze untersucht. Es hat sich gezeigt,
dass bei Böden mit einer Plastizitätszahl I P
< 18 % der Wassergehalt an der Schrumpfgrenze in
der Regel oberhalb des Wassergehalts an der Ausrollgrenze
liegt. Anhand von Untersuchungen zum
Schrumpfverhalten an Proben, die bei unterschiedlichen
Spannungen vorbelastet worden waren,
wurde außerdem festgestellt, dass der Wassergehalt
an der Schrumpfgrenze mit zunehmender
Vorbelastung abnimmt. Diese Untersuchungen
haben damit bestätigt, dass anhand der nach DIN
18122-2 ermittelten Schrumpfgrenze keine eindeutige
Zuordnung in die Bodenklassen 4 und 6 bzw. 5
und 6 möglich ist.
Deshalb wurden im Folgenden Untersuchungen zu
anderen Kriterien zur Unterscheidung zwischen
halbfesten und festen Böden durchgeführt. Hierzu
wurden zunächst Untersuchungen zur einaxialen
Druckfestigkeit durchgeführt. Da das Herausarbeiten
von ungestörten Probekörpern im relevanten
Konsistenzbereich aber mit großen Schwierigkeiten
verbunden ist, kann die Verwendung der einaxialen
Druckfestigkeit zur Einordnung der Bodenklassen
nicht empfohlen werden.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden
daher im weiteren Verlauf Untersuchungen zu
einem einfach durchzuführenden Versuch durchgeführt,
der eine Unterscheidung von halbfestem und
festem Boden auf Grundlage der Festigkeit ermöglicht.
Dazu wurden an aufbereiteten Böden Eindringversuche
mit einer Proctornadel und einer Konusspitze
durchgeführt. Die Versuchsergebnisse
belegen, dass ein klarer Zusammenhang zwischen
der Konsistenz und dem Eindringwiderstand besteht
und dass eine Bewertung der Festigkeit mit
Hilfe dieser Versuche prinzipiell möglich ist. Zur
Festlegung konkreter Werte für eine Unterscheidung
der Bodenklassen 4, 5 und 6 gemäß DIN
18300 sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich.
Development of a new experimental technique
to determine the limit between semi-solid and
solid soils
A classification system for the use of soil and rock
in earthworks has been defined in DIN 18300.
Therein different classes are described to organize
soil and rock. Cohesive soils are classified in regard
to their consistency and plasticity. Soils of low and
medium plasticity and soft to semi-solid consistency
are assigned to soil class 4. Soils of high plasticity
and soft to semi-solid consistency are assigned to
soil class 5. The limit between semi-solid and solid
consistency is defined by the shrinkage limit (DIN
18122-2). Cohesive soils of solid consistency are
assigned to soil class 6.
The water content at the shrinkage limit of soils with
low plasticity is frequently above the water content
at the plastic limit. Therefore, ambiguities in respect
to soil classification according to DIN 18300
emerge.