Experten-Blog Fachbeiträge

Wer sich mit dem Verdichtungsgrad beschäftigt, weiß: Nicht nur das Messverfahren zählt, sondern vor allem auch das Material! Die Zuordnung des Verdichtungsgrades über den statischen oder dynamischen Verformungsmodul hängt stark von der Bodengruppe ab – also vom Gestein und der Sieblinie.

Wichtige Faktoren:

• Feinkornanteil und Wassergehalt beeinflussen maßgeblich die Verdichtbarkeit.
• Verdichtungsgrade über 100 % (z. B. >103 %) zeigen, dass die aufgebrachte Verdichtungsenergie auf der Baustelle größer war als im Labor-Proktortopf.
• Vibrations- und Oszillationswalzen erzielen hier Top-Werte – vorausgesetzt, man vergleicht fair: War es ein einfacher oder ein modifizierter Proctorversuch?

Praxis-Tipp:

• Brechkies (weit gestuftes Mineralstoffgemisch) lässt sich gut verdichten – und liegt in der Regel in den Zielwerten.
• Eng oder lückenhaft gestufte Kiese und Sande machen es schwerer – hier bleiben die E-Modul-Werte oft niedriger.
• Je mehr Feinkorn, desto wasserempfindlicher das Gemisch. Dann wird der Wassergehalt zur entscheidenden Größe für die Verdichtung.

Fazit: Der Gütenachweis ist mehr als eine Zahl – wer den Boden kennt, kann realistisch bewerten und optimal verdichten!

Ausführliche Details finden Sie auf unser Seite: EVD-Wert (Verdichtungsgrad und Verformungsmodul)

Autor: ZORN INSTRUMENTS

Da Boden ein sehr allgemeiner Begriff ist, sollten wir Boden für unseren Anwendungsfall definieren. Für uns ist Boden gleich Baugrund und wird mit den Regeln der Bodenmechanik beschrieben.

Zitat aus [1]:

„3.2 Böden (Lockergesteine)

Man unterscheidet Lockergestein und Fels. Gegenstand der Bodenmechanik sind Lockergesteine. … Neben Lockergesteinen sind auch künstlich hergestellte Kornhaufwerke, z.B. Recyclingprodukte, sowie organisch zersetzte Materialien Gegenstand der Bodenmechanik und werden hier als Böden behandelt.“

Boden, das sind Mineralstoff, Wasser und Luft, also drei Komponenten, die es zu untersuchen gilt.

Beginnen wir mit der Luft.

Luft, ein Gemisch aus Stickstoff und Sauerstoff, wird im Allgemeinen zum Atmen benötigt. Bei im Boden vorkommender Luft handelt es sich um Hohlräume, die beim Verdichtungsprozess verdrängt werden.

Wasser spielt eine besondere Rolle im Erdbau. Ohne Wasser geht nichts und mit zu viel Wasser geht alles baden. Wasser entwickelt Kohäsionskräfte (Zusammenhalt der Moleküle) und Adhäsionskräfte (Haftung an anderen Materialien), die mit kleiner werdender Korngröße einen zunehmenden Zusammenhalt der Partikel erzeugen (z.B. feuchter Sand in der Hand).

Bleibt nun noch der Mineralstoff und da wird es interessant.

Betrachten wir zuerst die mechanischen Eigenschaften: Korngröße, Kornfestigkeit, Kornrauhigkeit und auch die Frostbeständigkeit und betrachten dann die Zusammenhänge.

Für jeden Boden gibt es eine Korngrößenverteilung, die in einer Siebkurve dargestellt werden kann. Grundsätzlich unterscheidet man in weitgestuft (alle Korngrößen sind vorhanden) oder enggestuft (eine oder mehrere Korngrößen dominieren). Und an dieser Stelle kann man schon ableiten: Ein weitgestuftes Material lässt sich gut verdichten, ein enggestuftes Material ist schwer verdichtbar.

An dieser Stelle sei schon einmal der Einfluss des Feinkornanteils erwähnt.

Feinkorn hat einen Korndurchmesser von kleiner 0,063 mm und wird als Ton, Schluff oder Mergel bezeichnet. Bei Partikeln dieser Größe beginnen sich die oben erwähnten Adhäsionskräfte des Wassers stark auszuwirken. Man spricht von der Wasserempfindlichkeit des Bodens und unterscheidet nach dem Feinkornanteil.

Bei einem Feinkornanteil von weniger als 15% handelt es sich um nicht bindige Böden. Ist der Feinkornanteil größer 15% handelt es sich um bindige Böden. 

Die Kornfestigkeit spielt beim Verdichtungsprozess eine wichtige Rolle. Werden beim Verdichten (Walzen) Gesteinskörner zerstört, ist es nicht möglich eine stabile Tragschicht zu erzeugen.

Kornrauhigkeit hat einen großen Einfluss auf den Verdichtungserfolg. Grundsätzlich wird in Glatt- oder Rundkorn, also Fluss- oder Seesand und Brechkorn, gebrochener Fels, unterschieden. Während Rundkorn beim Verdichten nur zusammengerüttelt werden kann, verkeilt sich Brechkorn zu einer stabilen Tragschicht.

Zusammenfassend begeben wir uns in das Innere des zu verdichtenden Materials und beobachten den Verdichtungsvorgang. Durch die Verlagerung der einzelnen unterschiedlich großen Körner werden die Hohlräume immer kleiner und die einzelnen Gesteinskörner bauen ein Stützgerüst auf. Feinkorn in Verbindung mit einem optimalen Wassergehalt wirkt wie ein verbindender Mörtel. Der Boden erreicht einen hohen Verdichtungsgrad.

[1]: J. Engel, K. Lauer; Einführung in die Bodenmechanik

Autor: Klaus Rönnebeck, Physiker bei ZORN INSTRUMENTS