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 ρ_S 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.