Bestimmung der Korngrößenverteilung durch Siebanalyse

Allgemein wird beim Untergrund bzw. Baugrund, das heißt alles was sich unterhalb der Grasnarbe bzw. der Geländeoberfläche befindet, zwischen Festgestein und Lockergestein bzw. Boden unterschieden.

Zur Ermittlung der bodenmechanischen Eigenschaften und Kennwerte, können Bodenproben, welche entweder durch Erkundungsbohrungen oder durch Schürfen gewonnen wurden, im Labor näher bestimmt werden.

Dabei kommt der Bestimmung der Korngrößenverteilung mittels Siebanalyse gemäß DIN 18123 eine wesentliche Rolle zuteil.

Diese ist unter anderem Grundlage für

• die Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit,

• der Tragfähigkeit,

• der Frostempfindlichkeit und

• der Erosionsempfindlichkeit

des Bodens.

Ziel hierbei ist es, den prozenualen Massenanteil der unterschiedlichen Korngrößenfraktionen Ton, Schluff, Sand, Kies und Steinen einer Probe zu bestimmen.

Begriffe

Diese Benennung, Beschreibung und Einstufung von Boden und Fels ist in der EN ISO 14688 geregelt, welche mit ihrer Einführung im August 2002 die bis dahin gültige DIN-Norm DIN 4022 abgelöst hat. Im Wesentlichen wurden in der Neufassung deutsche Bezeichnungen durch äquivalente englische Begriffe ersetzt. Obwohl die DIN 4022 im Januar 2007 offiziell ihre Gültigkeit verloren hat, wird sie häufig noch aufgrund ihrer guten Lesbarkeit und allgemeinverständlichen Aussagekraft herangezogen /zusätzlich angewandt.

Kornverteilung, Korngrößenverteilung

Die Korngrößenverteilung im Boden mit Korngrößen über 0,063 mm (Sand, Kies und Steine) wird durch Trennen der vorhandenen Korngruppen durch Siebung bestimmt. Enthält der zu untersuchende Boden keine Korngrößen unter 0,063 mm (Ton und Schluff), dann wird die Trockensiebung angewandt. Bei Böden, die auch Anteile von Korngrößen unter 0,063 mm enthalten, wird die Korngrößenverteilung durch Siebung nach nassem Abtrennen der Feinanteile ermittelt. Die Auswertung der Korngrößenverteilung erfolgt im Anschluss an die Siebung, indem die Rückstände in den Sieben gewogen werden und deren Massen ins Verhältnis zur Gesamttrockenmasse der Probe gesetzt werden.

Zur Bestimmung der Kornverteilung im Feinkornbereich (unter 0,063mm), wird die sogenannte Schlämmanalyse mittels Aräometer durchgeführt. Dabei werden die abgetrennten Feinanteile der Bodenprobe im Wasser zu einer Suspension angerührt und diese in einem Standglas sich überlassen. Von der Veränderung der Suspensionsdichte über die Zeit, welche von der korngrößenabhängigen Absinkgeschwindigkeit der Partikel abhängig ist, kann auf die Verteilung von Ton und Schluff in der Bodenprobe geschlossen werden.

 

Die Siebanalyse ist ein Verfahren zur Ermittlung der Korngrößenverteilung. Sie ist ein wichtiges Verfahren bei der Bestimmung von Bodenkennwerten sowie zur Abschätzung des Durchlässigkeitsbeiwertes bzw. der Frostempfindlichkeit.

Durchführung einer Siebanalyse

Bei der Siebanalyse durch z.B. Trockensiebung werden mehrere Prüfsiebe übereinander angeordnet und auf eine Siebmaschine gespannt (sog. Siebturm). Die Maschenweiten der einzelnen Prüfsiebe sind von oben nach unten absteigend.

Bei der Durchführung der Siebanalyse wird die zu analysierende Probe auf dem gröbsten Prüfsieb aufgegeben und für eine vorgegebene Zeit einer definierten Bewegung ausgesetzt.

Durch das Auswiegen der Rückstände auf den einzelnen Prüfsieben wird anschließend die Korngrößenverteilung der Probe ermittelt. Die Siebung ermöglicht es, Partikel im Bereich von 20 µm bis zu mehreren Zentimetern zu charakterisieren.

 

Literatur:

DIN EN ISO 14688 (2013-12): Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Benennung, Beschreibung und Klassifizierung von Boden

DIN 18123 (2011-04): Baugrund, Untersuchung von Bodenproben – Bestimmung der Korngrößenverteilung

 

 

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