DE1698548B1 - Verfahren zur ermittlung des feinkornanteiles von koernigen baustoffen - Google Patents

Verfahren zur ermittlung des feinkornanteiles von koernigen baustoffen

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DE1698548B1
DE1698548B1 DE19631698548 DE1698548A DE1698548B1 DE 1698548 B1 DE1698548 B1 DE 1698548B1 DE 19631698548 DE19631698548 DE 19631698548 DE 1698548 A DE1698548 A DE 1698548A DE 1698548 B1 DE1698548 B1 DE 1698548B1
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Hans Dipl-Ing Haas
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Strabag Bau AG
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/04Investigating sedimentation of particle suspensions

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Description

  • Bei einem anderen bekannten Verfahren wird eine Probe körniger Baustoffe in einem Meßzylinder aufgeschlämmt, wobei dem Schlämmgut Leitkorn von unterschiedlicher Farbe beigegeben wird, das sich den Kornklassen des Schlämmgutes eingruppiert und das es ermöglicht, die Korngrößengrenzen der sich absetzenden Sedimentationsschichten zu bestimmen. Auch dieses bekannte Verfahren ist sehr ungenau und zeitraubend. Um feststellen zu können, wie groß der Feinkornanteil einer Baustoffprobe ist, muß stets abgewartet werden, bis sich sämtliche Korngruppen im Sedimentationsgefäß abgesetzt haben, was etwa 24 Stunden dauert. Die Ungenauigkeit ergibt sich daraus, daß nicht die Gewichte, sondern dieVolumina der einzelnen Korngruppen gemessen werden, deren Lagerungsdichte unterschiedlich ist und von der Kornform abhängt.
  • Das bekannte Verfahren ist deshalb zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems völlig ungeeignet, da ein ungenaues Ergebnis auch dann erst nach 24 Stunden vorliegt, wenn man nur ein einziges Korngrößenintervall, nämlich den Feinkornanteil kleiner als 0,06 mm ermitteln will.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren anzugeben, mit dem auf der Baustelle selbst mit einfachen Geräten in kürzester Zeit Meßwerte zur Bestimmung des Anteiles an Feinkorn unterhalb einer bestimmten Korngröße von körnigen Baustoffen mit größter Genauigkeit ermittelt werden können.
  • Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch gelöst, daß die Unterwassergewichte sowohl der ganzen Baustoffprobe als auch der festen Bestandteile der Suspensionsprobe bestimmt werden.
  • Mit diesem Verfahren nach der Erfindung ist es möglich, in 5 bis 10 Minuten den Feinkornanteil einer Baustoffprobe mit einer Genauigkeit zu bestimmen, die an die Genauigkeit der bekannten, labormäßigen Untersuchungen heranreicht. Durch geeignete Wahl der GröBe der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Geräte kann die Meßgenauigkeit beliebig gesteigert werden, so daß es möglich ist, den Genauigkeitsgrad der labormäßigen Untersuchung zu erreichen, wenn nicht gar zu übertreffen.
  • Wenn für Baustellenzwecke auch die Ermittlung eines Korngrößenintervalls ausreicht, so ist es doch ohne weiteres möglich, das Verfahren nach der Erfindung beliebig oft zu wiederholen, um mehrere Korngrößenintervalle zu erfassen, wenn sich dies als notwendig erweisen sollte.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Unterwassergewichte zweckmäßig durch Tauchwägung bestimmen. Die Durchführung der Tauchwägung ist auch auf der Baustelle ohne Schwierigkeiten möglich, da es hierzu nur eines einfachen Tauchgefäßes oder Hydrometers bedarf, das in einen Eimer Wasser eingetaucht wird.
  • Der Einfluß der Temperatur des Wasserbades auf die Meßgenauigkeit kann leicht dadurch ausgeschaltet werden, wenn sowohl das Meßgefäß für die Baustoffprobe insgesamt als auch das mit der Suspension gefüllte Hydrometer in das gleiche Wasserbad eingetaucht werden, dessen Temperatur sich während der etwa 10minutigen Meßdauer nicht meßbar ändert.
  • Desgleichen ist eine Temperaturänderung im Sedimentationsgefäß insbesondere dann nicht zu erwarten, wenn dies, wie bei allen Baustollenprüfungen, genügend groß ist. Ihr Einfluß auf die Meßgenauigkeit ist außerdem sehr gering.
  • Vorteilhafterweise wird zur Ermittlung des Unterwassergewichtes der ganzen Baustoffprobe diese bis zu einer bestimmten Höhenmarke in ein Meßgefäß eingefüllt, dann das Meßgefäß derart mit Wasser aufgefüllt, daß die Baustoffprobe wassergesättigt ist. Anschließend wird dann in einem Wasserbad die Tauchtiefe des mit der wassergesättigten Baustoffprobe gefüllten Meßgefäße und die Tauchtiefe des bis zur gleichen Höhe mit Wasser gefüllten Meßgefäßes bestimmt. Zur Ermittlung des Unterwassergewichtes der festen Bestandteile der Suspensionsprobe wird diese vorzugsweise in ein Hydrometer gefüllt, und in einem Wasserbad werden die Tauchtiefe des mit der Suspensionsprobe gefüllten Hydrometers und die Tauchtiefe des mit der gleichen Menge Wasser gefüllten Hydrometers bestimmt.
  • Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird somit von dem Stokesschen Gesetz Gebrauch gemacht, wonach sich sämtliche Körner eines in Wasser aufgeschlämmten körnigen Stoffes mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit absetzen, die von dem Durchmesser der einzelnen Körner abhängig ist. Nach dem Stokesschen Gesetz läßt sich dann bestimmen, bis zu welchem Horizont in einer bestimmten Zeit alle Körnungen herabgesunken sind, die einen bestimmten Grenzwert übersteigen. Oberhalb dieses Horizonte befinden sich dann nur noch Feinstoffe, die kleiner als dieser Grenzwert sind.
  • Aus den abgelesenen Meßwerten, also dem Unterwassergewicht der aufgegebenen Probe einerseits und dem Unterwassergewicht der in der Suspension noch enthaltenen feinen Feststoffe läßt sich dann in einfacher Weise der Anteil bestimmen, den die Feinstoffe unterhalb einer ganz bestimmten Korngröße an der gesamten Materialprobe ausmachen. Dabei wird davon ausgegangen, daß das spezifische Gewicht der groben und feinen Bestandteile des zu untersuchenden Materials gleich ist und daß außerdem infolge gleicher Temperaturen auch das spezifische Gewicht des Wassers im Wasserbad sowie des Wassers zum Aufschlämmen der Probe und der zum Schluß untersuchten Suspension gleich ist.
  • Das Abmessen der Ausgangsprobe kann in einem zylindrischen Meßgefäß erfolgen, welches seinerseits iuit einer Einfüllmarke für Probe und Wasser und oberhalb dieser Marke mit einer Skala zur Ermittlung des Gewichtes durch Feststellung der Einsinktiefe des Meßgefäßes in ein Wasserbad versehen ist. Zweckmäßig ist die Wassertiefe so groß, daß in ein und demselben Bad sowohl das Unterwassergewicht der Ausgangsprobe als auch das der feinen Feststoffe ermittelt werden kann, die in der abgezogenen Suspension schweben.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von Hilfsgeräten, die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung Anwendung finden, schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Wassergefäß, welches bei der Tauchwägung verwendet wird, sowie das Meßgefäß zur Ermittlung des Unterwassergewichtes der zu untersuchenden Probe, F i g. 2 ein Absetzgefäß, Fig.3 das Gefäß zur Ermittlung des Unterwassergewichtes der Feinstoffe.
  • Die zu untersuchende Baustoffprobe 10 wird in ein Meßgefäß 11 maximal bis zu einer liöhenmarke 12 eingefüllt. Alsdann wird, da das Unterwassergewicht der Probe ermittelt werden soll, in das Meßgefäß 11 bis zu der Markel2 Wasser eingefüllt, so daß die Probe als Ganzes unter Wasser steht. Dabei ist dafür zu sorgen, daß in der Probe 10 keine Luftblasen hängenbleiben, da diese das Meßergebnis verfälschen. Das Meßgefäß 11 wird sodann mit der eingefüllten Probe 10 in ein Wasserbad 13, z. B. in einen Eimer 14 oder in ein sonstiges bis zu einem Niveau 15 mit Wasser gefülltes Gefäß eingetaucht. Das Meßgefäß 11 taucht dann entsprechend dem Archimedischen Priniip bis zu einer bestimmten Tiefe in das Wasser 13 ein. Die Tiefe ist abhängig von Größe und Gewicht des (1eflißes 11 und der darin enthaltenen Füllung. Der Flüssigkeitsspiegel 16 zeigt dann an einer Skala 17 des Meßgefiiljcs 11 eine Zahl an, die dem Unterwassergewicht der I>robe 10 entspricht.
  • Nachdem dieser Wert ermittelt ist, wird der Inhalt des Meßgefäßes 11 in ein zylindrisches Standgefäß 18 umgefüllt. Der Wasserspiegel wird sodann bis zu einer bestimmten Höhe aufgefüllt. die durch eine Marke 19 bestimmt ist. Mit einem Deckel 20 wird das Standgefäß 18 darauf dicht verschlossen. Durch intensives Schütteln des Standgefäßes 18 wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Feststoffe in dem Wasser bewirkt. Wird sodann das Standgefäß 18 abgestellt, so sinken die verschiedenen Korngrößen der eingefüllten Probe 10 in dem bis zu der Marke 19 reichenden Wasser je nach ihrer Korngröße mit unterschiedlicher Geschwindigkeit herab. Nach einem Diagramm gemäß dem Stokesschen Gesetz oder nach dem Stokesschen Gesetz läßt sich dann feststellen, wann alle Korngrößen größer als 0,06 oder sogar 0,02 mm unter ein hestimmtes Niveau 21 herabgesunken sind, im vorliegenden Beispiel bis zu einem Niveau eines Ablaßstutzens 22, der normalerweise durch einen Hahn 23 verschlossen ist. Ist die erforderliche Zeit seit Beginn des Absetzvorganges verstrichen, so wird der Hahn 23 geöffnet. so daß aus der Höhe des Niveaus 21 Suspension ausfließt, die in einem Meßgefäß 24 nach F i g. 3 der Zeichnung. einem Hydrometer, aufgefangen wird.
  • Das Einfüllen erfolgt durch ein aus Glas bestehendes Standrohr 25. Es wird so viel Suspension eingefüllt, bis dieselbe bis an eine Kennmarke 26 reicht. Damit ist in den Behälter 24 eine ganz bestimmte Menge der Suspension eingefüllt. die bei der späteren Errechnung des gesuchten Wertes benötigt wird. Anschließend wird dann das Meßgefäß 24, 25, welches zur Erhöhung seines Auftriebes mit Luftkammern 27 versehen sein kann, wiederum in das Wasserbad 13 in den Eimer 14 eingetaucht. Das Meßgefäß 24, 25 taucht sodann bis zu einer Tiefe ein, die dem Unterwassergewicht der in dem Behälter 24 befindlichen Suspension entspricht und die an einer Skala 28 abgelesen werden kann. Das Meßgefäß 24, 25 ist zum Gewichtsausgleich und zur Erzwingung seiner senkrechten Lage unten durch ein Zusatzgewicht 29 beschwert.
  • Die Errechnung des Feinstoffanteiles an der Gesamtprobe erfolgt dann nach der Formel X = S Dgl (G s) [ In dieser Formel bedeutet 1' = Inhalt des Standgefäßes 18 bis zu der Kennmarke 19, r = Inhalt des Meßgefäßes 24, 25 bis zu der Kennmarke 26, G = an der Skala 17 des Meßgefäßes 11 abzulesendes Unterwassergewicht der Feststoffe der Gesamtprobe 10, g1 = an der Skala 28 des Meßgefäßes 24, 25 abzulesendes Unterwassergewicht der Feststoffe der entnommenen Suspension, spezifisches Gewicht des Materials, vermindert um den Auftrieb des Wassers.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Ermittlung des Feinkornanteiles von körnigen Baustoffen, bei dem eine Baustoffprobe abgewogen, aufgeschlämmt und sedimentiert wird, und zu einer bestimmten Zeit, nach Beginn der Sedimentation in einer bestimmten Höhe des Sedimentationsgefäßes eine Suspensionsprobe bestimmten Volumens abgezogen und das Gewicht der festen Bestandteile dieser Suspensionsprobe gemessen wird, dadurch gekennz e i c h n e t, daß die Unterwassergewichte sowohl der ganzen Baustoffprobe als auch der festen Bestandteile der Suspensionsprobe bestimmt werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterwassergewichte durch Tauchwägung bestimmt werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Unterwassergewichtes der ganzen Baustoffprobe (10) diese bis zu einer bestimmten Höhenmarke (12) in ein Meßgefäß (11) eingefüllt, dann das Meßgefäß (11) derart mit Wasser aufgefüllt wird, daß die Baustoffprobe (10) wassergesättigt ist, und daß schließlich in einem Wasserbad (13) die Tauchtiefe des mit der wassergesättigten Baustoffprobe (10) gefüllten Meßgefäßes (11) und die Tauchtiefe des bis zur gleichen Höhe mit Wasser gefüllten Meßgefäßes (11) bestimmt werden.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Unterwassergewichtes der festen Bestandteile der Suspensionsprobe die Suspensionsprobe in ein Hydrometer (24) gefüllt und in dem Wasserbad (13) die Tauchtiefe des mit der Suspensionsprobe gefüllten Hydrometers (24) und die Tauchtiefe des mit der gleichen Menge Wasser gefüllten Hydrometers bestimmt werden.
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Feinkornanteiles von körnigen Baustoffen, bei dem eine Baustoffprobe abgewogen, aufgeschlämmt und sedimentiert wird und zu einer bestimmten Zeit nach Beginn der Sedimentation in einer bestimmten Höhe des Sedimentationsgefäßes eine Suspensionsprobe bestimmten Volumens abgezogen und das Gewicht der festen Bestandteile dieser Suspensionsprobe gemessen wird.
    Bei einem bekannten Verfahren dieser Art, das unter der Bezeichnung »Pipettenmethode« bekannt ist, wird die entnommene Suspensionsprobe getrocknet, und ihre festen Bestandteile werden auf einer empfindlichen Waage gewogen.
    Ein solches Verfahren hat den Nachteil, daß für jede Analyse eine verhältnismäßig lange Zeit benötigt wird, da die Sedimentationsdauer mehrere Stunden beträgt und auch für das Trocknen und Wiegen des in der Suspensionsprobe enthaltenen Feinstaubes noch eine beträchtliche Zeit benötigt wird. Außerdem erfordert eine derartige Sedimentationsanalyse besondere Sedimentiergeräte, Trocknungsapparate und Wiegeein- richtungen, so daß sie praktisch nur im Labor durchgeführt werden kann.
    An weiteren Verfahren zur Bestimmung des Feinkornanteiles körniger Stoffe ist noch die Sedimentationsanalyse mit Hilfe einer Sedimentationswaage sowie die sogenannte >Lichtextinktions-Methode « bekannt. Bei beiden Verfahren handelt es sich um die labormäßige Untersuchung der Korngrößen feinstkörniger Stäube mit einem Korndurchmesser kleiner als 0,05 mm, die zur Untersuchung körniger Baustoffe, die in Erdbauwerken eingebaut werden sollen, nicht geeignet ist. Die Genauigkeit der Messung nach der »Lichtextinktions-Methode« ist darüber hinaus zweifelhaft, da nur eine sehr kleine Substanzmenge gewonnen und ausgewertet wird. Außerdem ist der Zeit- und Arbeitsaufwand bedeutend.
    Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, ein Verfahren zur Prüfung des Feinkornanteiles körniger Baustoffe zu entwickeln, das mit einfachen Geräten auf der Baustelle selbst durchgeführt werden kann. Hierbei ist zu beachten, daß auf Erd-und Straßenbaustellen täglich mehrere hundert Lastkraftwagen, die in das Bauwerk einzubauenden, körnigen Baustoffe anliefern, die gewöhnlich in verschiedenen Kiesgruben oder Schürfstellen gewonnen werden.
    Die Zusammensetzung dieser körnigen Baustoffe, insbesondere ihr Anteil an bindigen Bestandteilen, ist für die Durchlässigkeit, Frostbeständigkeit und Standsicherheit der Erd- und Straßenbauwerke von entscheidender Bedeutung. Die Zusammensetzung des angelieferten Materials muß deshalb laufend überwacht werden. Hierbei ist es wesentlich, daß die Untersuchung der Baustoffproben so schnell vonstatten geht, daß sie mit der Anlieferung der einzubauenden Baustoffe Schritt hält und den Baufortschritt nicht verzögert. Bei der Prüfung der Kornzusammensetzung genügt es im allgemeinen, den Gesamtanteil des Feinkornes unterhalb einer gewissen Korngröße festzustellen, weniger wesentlich ist es dagegen, zu ermitteln, wie sich dieser Feinkornanteil seinerseits zusammensetzt.
    Für die Untersuchung genügt es deshalb, wenn genau festgestellt werden kann, wie groß der Anteil der Feinbestandteile mit einer Korngröße von beispielsweise kleiner als 0,06 mm ist.
    Für eine solche Untersuchung der Feinkornbestandteile körniger Baustoffe auf der Baustelle selbst ist das sogenannte >Areometerverfahren « bekannt, bei dem ein Areometer in eine wäßrige Suspension der zu untersuchenden Baustoffe eingetaucht wird. Dieses bekannte Verfahren schließt jedoch Ungenauigkeiten ein, die sich daraus ergeben, daß sich während des Versuches Material auf der Oberseite der Areometerkugel absetzt und einen systematischen Fehler hervorruft. Außerdem ist dieses Verfahren für die Untersuchung auf der Baustelle zu zeitraubend.
DE19631698548 1963-05-02 1963-05-02 Verfahren zur ermittlung des feinkornanteiles von koernigen baustoffen Pending DE1698548B1 (de)

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE49683C (de) * AUG. EICHHORN in Dresden A., am See 40 Instrument zur Bestimmung des spezifischen Gewichts von Flüssigkeiten und Gasen
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