DE1698548C - Verfahren zur Ermittlung des Feinkornanteiles von körnigen Baustoffen - Google Patents

Description

nicht die Gewichte, sondern die Volumina der einzelnen Wasserbad werden die Tauchtiefe des mit der Suspen-Korngruppen gemessen werden, deren Lagerungsdichte sionsprobe gefüllten Hydrometers und die Tauchtiefe

unterschiedlich ist und von der Kornform abhängt. des mit der gleichen Menge Wasser gefüllten Hydro-Das bekannte Verfahren ist deshalb zur Lösung des der meters bestimmt.

Erfindung zugrunde liegenden Problems völlig unge- 5 Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird somit eignet, da ein ungenaues Ergebnis auch dann erst nach von dem Stokesschen Gesetz Gebrauch gemacht, wo-24 Stunden vorliegt, wenn man nur ein einziges Korn- nach sich sämtliche Körner eines in Wasser aufgegrößenintervall, nämlich den Feinkornanteil kleiner schlämmten körnigen Stoffes mit einer unterschiedais 0,06 mm ermitteln will. liehen Geschwindigkeit absetzen, die von dem DurchAufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu ver- io messer der einzelnen Körner abhängig ist Nach dem meiden und ein Veifahren anzugeben, mit dem auf der Stokesschen Gesetz läßt sich dann bestimmen, bis zu Baustelle selbst mit einfachen Geräten in kürzester welchem Horizont in einer bestimmten Zeit alle Kör-Zeit Meßwerte zur Bestimmung des Anteiles an Fein- nungen herabgesunken sind, die einen bestimmten korn unterhalb einer bestimmten Korngröße von kör- Grenzwert übersteigen. Oberhalb dieses Horizontes

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werden können. . dieser Grenzwert sind.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung dadurch ge- Aus den abgelesenen N'.ßwerten, also dem Unterlast, daß die Ünterwassergewichte sowohl Je^r ganzen wassergewicht der aufgegeberen Probe einerseits und Baustoffprobe als auch d.rr festen Bestandteile der dem Unterwassergewicht der in der Suspension noch Suspensionsprobe bestimmt werden. ao enthaltenen feinen Feststoffe läßt sich dann in ein-

Mit diesem Verfahren nach der Erfindung ist es fächer Weise der Anteil bestimmen, den die Feinstoffe möglich, in 5 bis 10 Minuten den Feinkornanteil einer unterhalb einer ganz bestimmten Korngröße an der Baustoffprobe mit einer Genauigkeit zu bestimmen, die gesamten Materialprobe ausmachen. Dabei wird davon an die Genauigkeit der bekannten, labormäßigen ausgegangen, daß das spezifische Gewicht der groben Untersuchungen heranreicht. Durch geeignete Wahl »5 und feinen Bestandteile des zu untersuchenden Mateder Größe der zur Durchführung des erfindungs- rials gleich ist und daß außerdem infolge gleicher gemäßen Verfahrens verwendeten Geräte kann die Temperaturen auch das spezifische Gewicht des Meßgenauigkeit beliebig gesteigert werden, so daß es Wassers im Wasserbad sowie des Wassers zum Aufmöglich ist, den Genauigkeitsgrad der labormäßigen schlämmen der Probe und der zum Schluß untersuch-Untersuchung zu erreichen, wenn nicht gar zu über- 30 ten Suspension gleich ist.
treffen. Das Abmessen der Ausgangsprobe kann in einem

Wenn für Baustellenzwecke auch die Ermittlung zylindrischen Meßgefäß erfolgen, welches seinerseits eines Korngrößenintervalls ausreicht, so ist es doch mit einer Einfüllmarke für Probe und Wasser und ohne weiteres möglich, das Verfahren nach der Erfin- oberhalb dieser Marke mit einer Skal 1 zur Ermittlung dung beliebig oft zu wiederholen, um mehrere Korn- 35 des Gewichtes durch Feststellung der Einsinktiefe des größenintervalle zu erfassen, wenn sich dies als not- Meßgefäßes in ein Wasserbad versehen ist. Zweckwendig erweisen sollte. mäßig ist die Wassertiefe so groß, daß in ein und dem-

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Errin- selben Bad sowohl das Unterwassergewicht der Ausdung werden die Unterwassergewichte zweckmäßig gangsprobe als auch das der feinen Feststoffe ermittelt durch Tauchwägung bestimmt. Die Durchführung der 40 werden kann, die in der abgezogenen Suspension Tauchwägung ist auch auf der Baustelle ohne Schwie- schweben.

rigkeiten möglich, da es hierzu nur eines einfachen In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele von

Tauchgefäßes oder Hydrometers bedarf, das in einen Hilfsgeräten, die bei dem Verfahren gemäß der Erfin-

Eimer Wasser eingetaucht wird. dung Anwendung finden, schematisch dargestellt. Fs

Der Einfluß dei Temperatur des Wasserbades auf 45 zeigt

die Meßgenauigkeit kann leicht dadurch ausgeschaltet F i g. 1 ein Wassergefäß, welches bei der Tauchwerdcn, wenn sowohl das Meßgefäß für die Baustoff- wägung verwendet wird, sowie das Meßgefäß zur Erprobe insgesamt als auch das mit der Suspension g?- mittlung des Unterwassergewichtes der zu unterfüllte Hydrometer in das gleiche Wasserbad einge- suchenden Probe,
taucht werden, dessen Temperatur sich während der so F i g. 2 ein Absetzgefäß,

etvva lOminutigen Meßdauer nicht meßbar ändert. F i g. 3 das Gefäß zur Ermittlung des Unter-Desgleichen ist eine Temperaturänderung im Sedimen- wassergewichtes der Feinstoffe,
tationsgefäß insbesondere dann nicht zu erwarten, Die zu untersuchende Baustoffprobe 10 wird in ein wenn dies, wie bei allen Baustollenprüfungen, genü- Meßgefäß !1 maximal bis zu einer Höhenmarke 12 gend groß ist. Ihr Einfluß auf die Meßgenauigkeit ist 55 eingefüllt. Alsdann wird, da das Unterwassergewicht außerdem sehr gering. der Probe ermittelt werden soll, in das Meßgefäß 11

Vorteilhafterweise wird zur Ermittlung des Unter- bis zu der Marke 12 Wasser eingefüllt, so daß die wassergewichtes der ganzen Baustoffprobe diese bis zu Probe als Ganzes unter Wasser steht. Dabei ist dafür zu einer bestimmten Höhenmarke in ein Meßgefäß ein- sorgen, dab in der Probe 10 keine Luftblasen hängengefüllt, dann das Meßgefäß derart mit Wasser aufge- 60 bleiben, da diese das Meßergebnis verfälschen. Das füllt, daß die Baustoffprobe wassergesättigt ist. An- Meßgefäß 11 wird sodann mit der eingefüllten Probe 10 schließend wird dann in einem Wasserbad die Tauch- in ein Wasserbad 13, z. B. in einen Eimer 14 oder in tiefe des mit der vnssergesättigten Baustoffprobe ge- ein sonstiges bis zu einem Niveau 15 mit Wasser gefüllten Meßgefäße und die Tauchtiefe des bis zur fülltes Gefäß eingetaucht. Das Meßgefäß 11 taucht gleichen Höhe mit Wasser gefüllten Meßgefäßes be- 63 dann entsprechend dem Archimedischen Prinzip bis stimmt. Zur Ermittlung des Unterwassergewichtes der zu einer bestimmten Tiefe in das Wasser 13 ein. Die festen Bestandteile der Suspensionsprobe wird diese Tiefe is: abhängig von Größe und Gewicht des Gefäßes vorzugsweise in ein Hydrometer gefüllt, und in einem 11 und der darin enthaltenen Füllung. Der Flüssig-

keitsspiegel 16 zeigt dann an einer Skala 17 des Meßgefäßes 11 eine Zahl an, die dem Unterwassergewicht der Probe 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 bestimmtes 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

S 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

ίο Zusatzgewicht 29 beschwert.

Die Errechnung des Feinstoffanteiles an der Gesamtprobe erfolgt dann nach der Formel

_x_

so In dieser Formel bedeutet

V = Inhalt c»m Standgefäßes 18 bis zu der Kennmarke 19,

ν = 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,

g, = an der Skala 28 des Meßgefäßes 24, 25 abzulesendes Unterwassergewicht der Feststoffe der entnommenen Suspension,

τ = spezifisches Gewicht des Materials, vermindert um den Auftrieb des Wassers.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

richtungen, so daß sie praktisch nur im Labor durchPatentansprüche: geführt werden kann. An weiteren Verfahren zur Bestimmung des Fein-

1. Verfahren zur Ermittlung des Feinkorn- kornanteiles körniger Stoffe ist noch die Sedimentaanteiles von körnigen Baustoffen, bei dem eine 5 tionsanalyse mit Hilfe einer Sedimentationswaage so-Baustoffprobe abgewogen, aufgeschlämmt und wie die sogenannte »Lichtextinktions-Methodet besedimentiert wird, und zu einer bestimmten Zeit, kannt. Bei beiden Verfahren handelt es sich um die nach Beginn der Sedimentation in einer bestimmten labormäßige Untersuchung der Korngrößen feinst-Höhe des Sedimentationsgefäßes eine Suspensions- körniger Stäube mit einem Korndurchmesser kleiner probe bestimmten Volumens abgezogen und das w als 0,05 mm, die zur Untersuchung körniger Baustoffe, Gewicht der festen Bestandteile dieser Suspensions- die in Erdbauwerken eingebaut werden sollen, nicht probe gemessen wird, dadurch ge kenn- geeignet ist. Die Genauigkeit der Messung nach der zeichnet, daß die Unterwassergewichte so- »Lichtextinktions-Methodet ist darüber hinaus zweifelwohl der ganzen Baustoffprobe als auch der festen haft, da nur eine sehr kleine Substanzmenge gewonnen

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den. Arbeitsaufwand bedeutend.

2. Ven.ihren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Das der Erfindung zugrunde liegende Problem bezeichnet, daß die Unterwassergewichte durch steht darin, ein Verfahren zur Prüfung des Feinkorn-Tauchwägung bestimmt werden. anteiles körniger Baustoffe zu entwickeln, das mit ein-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch so fachen Geräten auf der Baustelle selbst durchgeführt gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Unter- werden kann. Hierbei ist zu beachten, daß auf Erdwassergewichtes der ganzen Baustoffprobe (10) und Straßenbaustellen täglich mehrere hundert Lastdiese bis zu einer bestimmten Höhenmarke (12) in kraftwagen, du in das Bauwerk einzubauenden, körniein Meßgefäß (11) eingefüllt, dann das Meßgefäß gen Baustoffe anliefern, die gewöhnlich in verschiede-(11) derart mit Wasser aufgefüllt wird, daß die »5 nen Kiesgruben oder Schürfstellen gewonnen werden. Baustoffprobe (10) wassergesättigt ist, und daß Die Zusammensetzung dieser körnigen Baustoffe, insschließlich ^;n einem Wasserbad (13) die Tauchtiefe besondere ihr Anteil an bindigen Bestandteilen, ist für des mit der wassergesättigten Baustoffprobe (10) die Durchlässigkeit, Frostbeständigkeit und Standgefüllten Meßgefäßes (11) und die Tauchtiefe des sicherheit der Erd- und Straßenbauwerke von entbis zur gleichen Höhe mit Wasser gefüllten Meß- 3° scheidender Bedeutung. Die Zusammensetzung des angefäßes (11) bestimmt werden. gelieferten Materials muß deshalb laufend überwacht

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, werden. Hierbei ist es wesentlich, daß die Unterdadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des suchung der Baustoffproben so schnell vonstatten geht, Unterwassergewichtes der festen Bestandteile der daß sie mit der Anlieferung der einzubauenden Bau-Suspensionsprobe die Suspensionsprobe in ein 35 stoffe Schritt hält und den Baufortschritt nicht verHydrometer (24) gefüllt und in dem Wasserbad (13) zögert. Bei der Prüfung der Kornzusammensetzung die Tauchtiefe des mit der Suspensipnsprobe ge- genügt es im allgemeinen, den Gesamtanteil des Feinfüllten Hydrometers (24) und die Tauchtiefe des kornes unterhalb einer gewissen Korngröße festzustelmit der gleichen Menge Wasser gefüllten Hydro- len, weniger wesentlich ist es dagegen, zu ermitteln, wie meters bestimmt werden. 40 sich dieser Feinkornanteil seinerseits zusammensetzt.

Für die Untersuchung genügt es deshalb, wenn genau festgestellt werden kann, wie groß der Anteil der Fein-

bestandteile mit einer Korngröße von beispielsweise

kleiner als 0,06 mm ist.

45 Für eine solche Untersuchung der Feinkornbestandteile körniger Baustoffe auf der Baustelle selbst ist das

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung sogenannte »Areometerverfahren« bekannt, bei dem des Feinkornanteiles von körnigen Baustoffen, bei dem ein Areometer in eine wäßrige Suspension der zu untereine Baustoffprobe abgewogen, aufgeschlämmt und suchenden Baustoffe eingetaucht wird. Dieses bekannte sedimentiert wird und zu einer bestimmten Zeit nach 50 Verfahren schließt jedoch Ungenauigkeiten ein, die Beginn der Sedimentation in einer bestimmten Höhe sich daraus ergeben, daß sich während des Versuches des Sedimentationsgefäßes eine Suspensionsprobe be- Material auf der Oberseite der Areometerkugel absetzt stimmten Volumens abgezogen und das Gewicht der und einen systematischen Fehler hervorruft. Außerdem festen Bestandteile dieser Suspensionsprobe gemessen ist dieses Verfahren für die Untersuchung auf der Bauwird. 55 stelle zu zeitraubend.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art, das unter Bei einem anderen bekannten Verfahren wird eine

der Bezeichnung »Pipettenmethode« bekannt ist, wird Probe körniger Baustoffe in einem Meßzylinder aufdie entnommene Suspensionsprobe getrocknet, und geschlämmt, wobei dem Schlämmgut Leitkorn von ihre festen Bestandteile werden auf einer empfindlichen unterschiedlicher Farbe beigegeben wird, das sich den Waage gewogen. 60 Kornklassen des Schlämmgutes eingruppiert und das es

Ein solches Verfahren hat den Nachteil, daß für jede ermöglicht, die Korngrößengrenzen der sich absetzen-Analyse eine verhältnismäßig lange Zeit benötigt wird, den Sedimentationsschichten zu bestimmen. Auch da die Sedimentationsdauer mehrere Stunden beträgt dieses bekannte Verfahren ist sehr ungenau und zeit- und auch für das Trocknen und Wiegen des in der raubend. Um feststellen zu können, wie groß der Fein-Suspensionsprobe enthaltenen Feinstaubes noch eine 63 kornanteil einer Baustoffprobe ist, muß stets abgewarbeträchtliche Zeit benötigt wird. Außerdem erfordert tet werden, bis sich sämtliche Korngruppen im Sedidne derartige Sedimentationsanalyse besondere Sedi- mentationsgefäß abgesetzt haben, was etwa 24 Stunden meiitiergeräte, Trocknungsapparate und Wiegeein- dauert. Die Ungenauigkeit ergibt sich daraus, daß