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Flashcards in Vorlesung 2 Deck (27)
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1
Q

Kapillare Steighöhen und Kapillareffekt:

A
  • Feiner Sand: h = 0,1 – 0,5 m
  • Schluff: h = 0,5 – 2,0 m
  • Löss: h = 2,0 – 5,0 m
  • Lehm: h = 5,0 – 15,0 m
  • Ton (mager): h = 20,0 – 50,0 m
  • Ton (fett): h > 50,0 m
  • Kapillareffekt: mit abnehmendem Durchmesser der Kapillare nimmt die Steighöhe nicht-linear zu
  • Analog: je kleiner die Poren in einem Boden desto größer die Kapillarwirkung
2
Q

Lagerungsdichte:

A
  • Eine wichtige bodenmechanische Kenngröße von Böden ist die Lagerungsdichte
    • Erlaubt erste Abschätzung der Verdichtbarkeit
    • Beeinflusst viele bautechnische Entscheidungen , vom Einsatz von BodenverbesserungsmaĂźnahmen bis hin zur Tragfähigkeit
  • Unterschied zwischen nichtbindigen und bindigen Böden:
    • Nichtbindige Böden: Bestimmung der dichtesten* und *lockersten Lagerung
    • Bindige Böden: Bestimmung der Proctordichte (wird aber auch fĂĽr nichtbindige Böden verwendet)
3
Q

Zustandsformen bindiger Bodenarten:

A
  • Bindige Böden ändern mit Wassergehalt ihre Zustandsform:
    • Hoher Wassergehalt: breiig
    • Mittlerer Wassergehalt: plastisch
    • Tiefer Wassergehalt: fest
  • Grund: Oberflächenkräfte
  • Bestimmung der:
    • Fliessgrenze (WL)
    • Ausrollgrenze (WP)
    • Schrumpfgrenze (WS)
4
Q

NachprĂĽfen der Verdichtung:

A
  • Entnahme der Bodenprobe
  • Plattendruckversuch
  • Rammsondierung
  • Drucksondierung
5
Q

Zustandsformen, Konsistenzgrenzen (Ausrollgrenze Wp):

A
  • Ausrollgrenze: Wassergehalt bei dem eine 3-4 mm dicke Bodenprobe beim Ausrollen zu zerbröckeln beginnt ⇒ Mindestens 3 Tests
6
Q

Zustandsformen, Konsistenzgrenzen (Schrumpfgrenze WS):

A
  • Ton quillt bei Wasseraufnahme und schrumpft bei Wasserabgabe
  • Unter einem bestimmten Wassergehalt bleibt das Volumen konstant
7
Q

Aktivitätszahl (Skempton) IA Fliessgrenzen und Aktivitätszahl feinkörnigen Böden:

A
  • Zusammenhang zwischen Plastizität und Tongehalt
    • Wenn IA ungefähr 1 ist, gibt die Plastizitätszahl einen direkten Hinweis auf den Anteil der Tonfraktion im Feld
  • Tonfraktion kann sehr heterogen sein
    • Je höher der Anteil quellfähiger Tonminerale, desto höher Wasserbindevermögen und Plastizität
    • ⇒ Aktivitätszahl
8
Q

Porosität und Porenzahl (DIN 18125):

A

Porosität n:

n = Vp/V (0 <= n <= 1)

Porenzahl e:

e= Vp/VS (0<= e <= unendlich)

  • Zusammenhang zwischen Porosität und Porenzahl:

n = e/1+e

bzw.

e = n/1-n

9
Q

Korndichte ps:

A

Korndichte *ps*:

ps = md/vk [g/cm3]

md = Trockenmasse der festen Einzelbestandteile des Bodens

Vk = Volumen der festen Einzelbestandteile

10
Q

Dichte p, Wichte Îł, Trockendichte pd:

A

Dichte *p*:

  • Dichte bezieht sich auf die Masse

p = m/V [g/cmÂł]

Wichte *Îł*:

  • Wichte bezieht sich auf das spez. Gewicht eines Körpers

Îł = pg [kN/mÂł]

(g = 9,81 m/s2)

Trockendichte *pd*:

pd = md/V = p/ 1+w

[g/cmÂł]

11
Q

Bei TeilfĂĽllung durch Wasser gilt folgende Abstufung:

A
  • 0 % Wasser*: trocken
  • 25 % Wasser*: feucht
  • 50 % Wasser*: sehr feucht
  • 75 % Wasser*: nass
  • 100 % Wasser*: sehr nass
  • > 100 % Wasser*: wassergesättigt
12
Q

Kapillarkräfte:

A
  • Im vollständig gesättigten Böden (Boden,Wasser) keine Kapillarkräfte
  • Ist ein Boden teilweise gesättigt liegen 3 Phasen vor (Boden, Wasser, Luft)
  • Zwischen der Luftphase und der Wasserphase bestehen Oberflächenkräfte (Zugkräfte)
    • ⇒ Kapillare Saugspannung
  • Diese Zugkräfte sorgen fĂĽr eine erhöhten Zusammenhalt des Bodens ähnlich wie die Kohäsion
    • ⇒ scheinbare Kohäsion
  • Kapillare Saugspannungen beeinflussen demnach viele Eigenschaften bindiger, feinkörniger Böden:
    • Festigkeit
    • Steifigkeit
    • Durchlässigkeit, Etc.
13
Q

Kapillarkräfte, typische Wasserspannungskurven:

A
  • Sand: sehr wenig Wasser in kleinen Poren gebunden
  • Ton: sehr viel Wasser in kleinen Poren gebunden
14
Q

Wasser im Boden:

A
  • Schichtgittern Tonminerale
  • Absorptionswasser (an Bodenkörnern)
  • Porenwinkelwasser bzw. Kapillarwasser
  • Mobiles Porenwasser
15
Q

Wassergehalt w und Sättigungszahl Sr:

A

_Wassergehalt w_:

w = mw/m<strong><em>d</em></strong> [g/cmÂł]

md = Trockenmasse der festen Bestandteile des Bodens

m<strong>w</strong> = Masse des Wassers im Boden

Sättigungszahl Sr:

Sr = nw/n

Sr = mit Wasser gefĂĽllter Porenanteil / (Gesamt-) Porenanteil

16
Q

ENSLIN-Gerät (nach NEFF):

A
  • Eigenschaft eines bei 60°C getrocknetern Bodens Kapillarwasser anzusaugen und dieses zu halten
    • max. 24h
  • Index fĂĽr Plastizität des Bodens und Tonminerale
17
Q

Lagerungsdichte nichtbindiger Böden, Dichteindex ID:

A

Dichteindex ID:

ID = emax-en/emax-emin

emax: Porenzahl bei lockerer Lagerung

emin: Porenzahl bei dichtester Lagerung

en: Porenzahl bei natĂĽrlicher Lagerung

18
Q

Lagerungsdichte bindiger Böden, Proctordichte:

A
  • Proctorversuch
    • entspricht Verdichtungsgerät auf Baustelle
    • volumenbezogene Arbeit von rund 0.6 MNm/m3
      • 5 Versuche mit abnehmenden Wassergehalt in 3 Lagen einstampfen
      • Ermittlung der erreichten Verdichtung und des zugehörigen Wassergehalts
  • Wasser wirkt als Schmiermittel!
    • W klein: Verlust Verdichtungsenergie durch Reibung ⇒ sperrige Struktur
    • W hoch: Verlust Verdichtungsenergie durch Porenwasser ⇒Nur bei optimalen Wassergehalt erreicht man optimale verdichtung
19
Q

Sättigungskurve:

A
  • Meist wird neben der Proctorkurve auch noch die Sättigungslinie dargestellt (Sr = 1)
  • Die Sättigungslinie ist von der Korndichte ps abhängig und verdeutlicht die Beziehung zwischen der Trockendichte pd und dem Wassergehalt w in Abhängigkeit der Sättigung Sr
  • Trockendichten oberhalb der Sättigungslinie sind nicht möglich!
  • Horizontaler Abstand zwischen Sättigungslinie und Proctorkurve ist ein MaĂź fĂĽr den Luftanteil im Boden
20
Q

Einfluss der Bodenart:

A
  • Auch rollige Böden können getestet werden
  • Wenig Feinanteil ⇒ hohe Proctordichte und oft steiler Verlauf der Kurve ⇒ optimaler Wassergehalt einfach bestimmbar, macht aber wenig Sinn, da ĂĽberschĂĽssiges Wasser sofort drainiert wird
  • Hoher Feinanteil ⇒ kleine Proctordichte und oft flacher Verlauf der Kurve ⇒ Verdichtbarkeit wenig sensitiv auf Wassergehalt
21
Q

Modifizieter Proctorversuch:

A
  • Bei der Planung sehr schwerer Verdichtungsmaschinen ist es erforderlich den Versuch zu modifizieren
  • Volumenbezogene Arbeit von rund 2.7 MNm/m3anstatt 0.6 MNm/m3
22
Q

Verdichtungsgrad DPr (DIN 18125):

A

Verdichtungsgrad DPr:

  • Erzielte Verdichtung auf der Baustelle wir durch den Verdichtungsgrad (DPr) ausgedrĂĽckt:

DPr = (pd/pPr)* 100 [%]

p<strong>d</strong> = Trockendichte des Verdichteten Bodens

pPr = Proctordichte

  • Bei Erdarbeiten wird in der Regel ein Verdichtungsgrad >95% gefordert
23
Q

Zustandsformen, Konsistenzgrenzen (DIN 18122):

A
  • Plastizitätseigenschaften sind durch zwei Grenzen definiert:
    • Die FlieĂźgrenze wL und die Ausrollgrenze wP
  • Beides sind Wassergehalte bei einem bestimmten Zustand des Bodens
    • Liegt der Wassergehalt** bei der **FlieĂźgrenze, so befindet sich der Boden beim Ăśbergang zwischen plastisch** und **zähflĂĽssig
    • Liegt der Wassergehalt bei der Ausrollgrenze, so befindet sich der Boden beim Ăśbergang zwischen plastisch** und **halbfest
  • Zur Bestimmung dieser beiden Konsistenzgrenzen (nur bindige Böden) mĂĽssen gröbere Anteile aus dem Boden entfernt werden (> 0,5 mm)
  • Zudem wird häufig die Schrumpfgrenze w<em><strong>S</strong></em> ermittelt
    • keine Konsistenzgrenze
24
Q

Zustandsformen, Konsistenzgrenzen (FlieĂźgrenze wL):

A
  • FlieĂźgrenze:
    • Schlagzahl N bei der sich die Furche auf eine Länge von 10mm schliesst
    • Wassergehalt bei N = 25 Fliessgrenze WL
25
Q

Plastizitätszahl IP:

A

IP = WL/WP

(FlieĂźgrenze/Ausrollgrenze)

⇒ Größe des plastischen Bereichs

  • Die Plastizitätszahl ist ein bodenphysikalischer Kennwert der keine Aussage ĂĽber den aktuellen Zustand eines Bodens erlaubt!
26
Q

Konsistenzzahl IC und Liquiditätszahl IL:

A

Konsistenzzahl *IC*:

  • Aktueller Zustand eines Bodens
  • IC = wL-w/wL-wP*

fĂĽr w = wP wird IP = 1

fĂĽr w = wL wird IP = 0

Liquiditätszahl *IL*:

  • Aktueller Zustand eines Bodens; ergänzend

IL = w-wP/IP = 1-IC

W = natĂĽrlicher Wassergehalt

WP = Wassergehalt an der Ausrollgrenze

WL = Wassergehalt an der FlieĂźgrenze

27
Q

Konsistenzbalken mit der Abhängigkeit vom Feldversuch:

A

Feldversuch:

a) breiig ist ein Boden, der beim Pressen in der Faust zwischen den Fingern hindurch quillt
b) weich ist ein Boden, der sich leicht kneten lässt;
c) steif ist ein Boden, der sich schwer kneten, aber in der Hand bis zu 3 mm dicken Röllchen ausrollen lässt, ohne zu reißen oder zu bröckeln
d) halbfest ist ein Boden, der sich beim Versuch, ihn zu 3 mm dicken Röllchen auszurollen, zwar bröckelt und reißt, aber doch noch feucht genug ist, um ihn erneut zu einem Klumpen formen zu können;
e) fest (hart) ist ein Boden, der ausgetrocknet ist und dabei meist hell aussieht. Er lässt sich nicht mehr kneten, sondern nur zerbrechen; ein nochmaliges Zusammenballen der Einzelteile ist nicht mehr möglich.