Die Korngrößenverteilung eines Bodens bzw. einer Bodenprobe gibt Auskunft über die darin enthaltenen Feststoffmasseanteile der verschiedenen Korngrößenbereiche. Sie gibt die prozentuellen Masseanteile der einzelnen Korngrößen – bezogen auf die Gesamttrockenmasse der Probe – an und kann demnach als wesentliches Charakterisierungsmerkmal zur Benennung des Bodens sowie zur Bestimmung der Bodeneigenschaften verstanden werden.

Die Bestimmung der Korngrößenverteilung erfolgt mit folgenden Verfahren:

Das Siebmaterial für Körnungen ≥ 0,063 mm wird bis zur Massekonstanz bei 105°C im Trockenschrank getrocknet und danach in einen Siebturm gefüllt. Der Siebturm besteht aus übereinander gesetzten Sieben mit unterschiedlicher Öffnungsweite. Es werden Quadratlochsiebe (4,0 – 63 mm) und Maschensiebe (0,063 – 2,0 mm) verwendet, wobei die Öffnungsweite der einzelnen Siebe um etwa den Faktor 2 abnimmt (Öffnungsweite 63 | 31,5 | 16 | 8 | 4 | 2 | 1 | 0,5 | 0,25 | 0,125 | 0,063 mm). Die Siebung kann als Trocken- oder Nasssiebung und maschinell oder händisch erfolgen.

Auf einem Labortisch stehen 8 Siebe mit unterschiedlichen Korngrößen einer Bodenprobe.

© TU Wien, Institut für Geotechnik

Detailaufnahme des 4 mm Siebes mit Siebrückständen.

© TU Wien, Institut für Geotechnik

Für die Bestimmung der Korngrößenverteilung durch Sedimentation wird das von Casagrande entwickelte Aräometerverfahren verwendet.

Eine nicht getrocknete Bodenprobe (in der Regel 30 – 50 g Probenmenge) wird über mehrere Stunden in destilliertem Wasser eingeweicht. Die aufgeweichte Probe wird anschließend in einem Messzylinder mit destilliertem Wasser vermischt und auf 1000 cm³ (1 Liter) aufgefüllt. Boden und Wasser werden gut durchmischt (durchgeschüttelt), sodass eine gleichmäßige Suspension entsteht. Danach wird der Zylinder auf den Tisch gestellt und mittels Stoppuhr die Zeit gemessen. Ab diesem Zeitpunkt sedimentieren die Körner, wobei verschieden große Körner unterschiedlich schnell absinken. Größere Körner sinken schneller ab, wohingegen kleinere Körner langsamer absinken. Dieser Zusammenhang kann mit Hilfe des Sinkgesetzes nach Stokes beschrieben werden, welches den Widerstand gegen Absinken des Einzelkornes in einer viskosen (zähen) Flüssigkeit formuliert.

Durch den Sedimentationsvorgang verändert sich die Dichte der Suspension über die Höhe im Glaszylinder (Zunahme der Dichte nach unten). Diese Dichteänderung wird über die Eintauchtiefe des Aräometers nach Casagrande in definierten Zeitabständen gemessen. Da die Viskosität der Suspension temperaturabhängig ist, wird zusätzlich die Temperatur der Suspension aufgezeichnet.

Nach 24 h ist der Versuch beendet. Die Suspension wird vollständig in ein Gefäß entleert und die Trockenmasse bestimmt.

Auf einem Labortisch stehen mehrere Sedimenatationszylinder nebeneinander.

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