Plastizität
Plastizität
Die Zustandsgrenzen nach ATTERBERG sind ein Maß für die Bildsamkeit (Plastizität) des Bodens und für seine Empfindlichkeit gegenüber Änderungen des Wassergehalts. Sie werden zur Einteilung der bindigen Böden in Bodengruppen verwendet (siehe DIN 18196).
Die Konsistenz beschreibt einen vom Wassergehalt anhängigen Bereich der Verformbarkeit eines bindigen Bodens. Mit abnehmendem Wassergehalt geht bindiger Boden von der flüssigen in die bildsame (plastische), dann in die halbfeste und schließlich in die feste (harte) Zustandsform über. Die bildsame Zustandsform wird weiter unterteilt in die Zustandsformen breiig, weich und steif. Die Fließgrenze beschreibt den Wassergehalt am Übergang von der flüssigen zur bildsamen Zustandsform. Die Ausrollgrenze stellt den Wassergehalt am Übergang von der bildsamen zur halbfesten Zustandsform dar. Die Schrumpfgrenze markiert den Wassergehalt am Übergang von der halbfesten zur festen Zustandsform. Weitere Kennwerte sind die Plastizitätszahl und die Konsistenzzahl.
Bestimmung der Fließgrenze nach DIN 18122 (Foto der Versuchsgeräte)
Zur Bestimmung der Fließgrenze werden 200 bis 300 g des feuchten Bodens mit destilliertem Wasser zu einer Paste aufbereitet. Körner mit einem Durchmesser über 0,4 mm werden entfernt. Die Paste wird mit einer Schichtdicke von ≤ 10 mm in die Schale des Versuchsgerätes eingestrichen.
Video 1 - Durchkneten und Einstreichen der Probe
Mit dem Furchenzieher wird senkrecht zur Nockenwellen eine Furche, die bis auf den Grund der Schale reicht, gezogen. Bei Tonen kann die Furche meist auf einmal durchgezogen werden, bei Schluffen muss der Furchenzieher ggf. mehrmals angesetzt werden und die Furche mit dem gekrümmten Furchendrücker nachgearbeitet werden. Die Probe darf sich dabei in der Schale nicht verschieben, nicht reißen und keine Luftblasen enthalten. Durch Drehen der Handkurbel (2 Umdrehungen in der Sekunde) des Schlaggeräts wird die Schale dann so oft angehoben und wieder fallen gelassen, bis sich die Furche auf einer Länge von 10 mm geschlossen hat. Die Anzahl der dazu erforderlichen Schläge wird festgestellt. Dann wird aus der Schalenmitte eine Probe (etwa 5 cm³) entnommen und ihr Wassergehalt bestimmt.
Video 2 - Versuchsdurchführung
Der Wassergehalt, bei dem sich die Furche nach 25 Schlägen schließt, wird als Fließgrenze bezeichnet. Es werden mindestens 4 Versuche mit verschiedenen Wassergehalten durchgeführt. Zur Änderung des Wassergehaltes müssen die Füllung der Schale und die restliche Probe nach Zugabe von destilliertem Wasser sorgfältig durchmischt werden. Die Schale ist zu reinigen und zu trocknen, bevor die neue Probe eingefüllt wird. Versuche, die mehr als 40 oder weniger als 15 Schläge ergeben, werden nicht gewertet. Die aus den Versuchen ermittelten Wassergehalte werden über den Schlagzahlen aufgetragen, wobei bei der Abszisse (Schlagzahl) eine logarithmische und bei der Ordinate (Wassergehalt) eine lineare Teilung verwendet wird. Die Messpunkte liegen so annähernd auf einer Geraden, auf der für die Schlagzahl 25 der Wassergehalt an der Fließgrenze wL abgegriffen wird. Ein Beispiel für eine Auswertung ist hier angegeben.
Bestimmung der Ausrollgrenze nach DIN 18122
Von der, wie bei der Fließgrenze, vorbereiteten Probe wird ein Teil auf einer Wasser aufsaugenden, nicht fasernden Unterlage zu 3 mm dicken Walzen ausgerollt. Dann wird die Teilprobe so lange wieder zusammengeknetet und neu ausgerollt, bis sie bei 3 mm Dicke zu zerbröckeln beginnt. Zur genaueren Abschätzung der Dicke ist ein Vergleichsstab von 3 mm Durchmesser zweckmäßig. Anschließend wird der Wassergehalt der Rollen bestimmt.
Video 3 - Ausrollen der Walzen
Der Wassergehalt an der Ausrollgrenze ist der Mittelwert aus mindestens 3 Proben. Aus der Fließ- und Ausrollgrenze ergeben sich die Plastizitätszahl und die Konsistenzzahl, die für die Klassifizierung des Bodens benötigt werden. Ein Beispiel für eine Auswertung ist hier angegeben.
