DE19754370A1

DE19754370A1 - Bestimmung der Korngrößenverteilung von aufgeschwämmten Proben aus Böden, Sedimenten, Mahlgut und von in Gewässern transportiertem Sediment in situ

Info

Publication number: DE19754370A1
Application number: DE1997154370
Authority: DE
Inventors: Walter Radebold
Original assignee: RADEBOLD WALTER DIPL GEOL
Current assignee: RADEBOLD WALTER DIPL GEOL
Priority date: 1997-12-09
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 1999-06-10

Description

Stand der Technik

Die heute bekannten Verfahren zur Bestimmung der Korngrößenverteilung von Böden und Sedimenten sind reine Laborverfahren.

Sie nutzen zum einen die Abhängigkeit der Sinkgeschwindigkeit eines fallenden Korns von sei ner Größe (Durchmesser) aus (Schlämmverfahren wie Atterberg-Verfahren oder Aräometer-Ver fahren für Silt und Ton Korndurchmesser d < 200 µm, oder Sedimentationswaage) [1], [2]. Zum anderen wird die Korngröße direkt bestimmt (Siebverfahren für u. U. Kies, Sand und groben Silt, Korndurchmesser 2.000 µm < d < 63 µm). Die Verfahren sind sehr zeitaufwendig (bis zu mehreren Tagen Meßdauer) und sie arbeiten nur über einen begrenzten Bereich mögli cher Korngrößen.

Die Fehler sind groß, vor allem bei der (meisten unumgänglichen) Anwendung von zwei Meß verfahren auf die gleiche Probe. Zum einen treten Fehler bei der Überlappung verschiedener Verfahren auf, da unterschiedliche Durchmesser des unregelmäßig geformten, z. T. plattigen Korns bestimmt werden (der kleinste Durchmesser bei Siebverfahren, sowie der sog. Äquiva lentdurchmesser bei Schlämmverfahren, entspricht etwa dem größten Durchmesser). Zum an deren verändern sich die Sedimente durch Lösung und Koagulation während lange andauern der Messungen [1].

Ein weiteres Verfahren beruht auf der Streuung von Laserlicht an Sedimentkörner. Diese Methode ist vergleichsweise schnell (Minuten bis Stunden), im zu messenden Korngrößenbe reich genau, bedingt jedoch hohe Investitionskosten und ein voluminöses Gerät [3].

Meßverfahren

Beim Durchgang einer Schallwelle durch ein Medium erfährt diese eine Dämpfung. Das Meß verfahren beruht auf der Änderung der Dämpfung von Schallwellen einer Probe gegenüber ei ner Referenz. Die Referenz ist reines Wasser. Bei der Einstrahlung von Ultraschall in die Pro be mit einer Wellenlänge größer als der Durchmesser des Korns (Bild 1, oben) wird dieses der Bewegung des Wassers folgen, aufgrund seiner höheren Dichte jedoch eine zusätzliche Dämp fung bewirken [4]. Wenn die Wellenlänge der eingestrahlten Schallenergie abnimmt und deut lich kleiner als der Korndurchmesser wird (Bild 1, unten), so schwingt das Korn nicht mehr mit. Die Schallenergie durchdringt das Korn. Da die Dämpfung im Korn - ein Festkörper in der Regel aus Quarz - geringer ist als die des Wassers, ist die Dämpfung in der Meßstrecke bei Proben aus derartigen Körnern geringer als die der Referenz.

Bei einer geeigneten Kalibrierung mit Testproben kann aus der gemessenen Abhängigkeit von Dämpfung in der Referenz bzw. der Probe zur Wellenlänge des Ultraschalls der Anteil von Körnern eines bestimmten Durchmessers bestimmt werden.

Die Kornsummenkurve als Verteilung der Masse von Körner eines gegebenen Korngrößenbe reichs über ihrem Durchmesser kann so sehr schnell bestimmt werden. Die Vorteile gegenüber klassischen Verfahren liegen in der geringen Zeitdauer einer Messung - sie ist daher sehr preis günstig, sowie der Möglichkeit der Messung direkt im Gelände. Des weiteren kommt als Vor sprung gegenüber klassischen Verfahren die Anwendung eines einheitlichen Verfahrens über den gesamten Korngrößenbereich und die Bestimmung des tatsächlichen, mittleren Durchmes sers der Körner hinzu.

In einem Gewässer (Fluß, See, Meer) kann in der Wassersäule in situ die Korngrößenvertei lung des aktuell transportierten Sedimentes direkt und online bestimmt werden. Es müssen dazu keine Sedimentfallen oder vergleichbare Geräte eingesetzt werden. Dazu ist der Einsatz einer wasser- und druckdichten Ausführung des Gerätes nötig.

Aufbau des Gerätes

Das Gerät besteht aus zwei Teilen: (Bild 2)

- Einem Meßgefäß in dem die Probe mit Wasser aufgeschlämmt wird und während der Mes sung durch einen Rührer ständig homogenisiert in der Schwebe gehalten wird. Zusätzlich ist ein Ultraschallsender/-empfänger-Paar in der Gefäßwand installiert. Eine Waage und weitere Sensoren/Aktoren stellen eine Option zur Messung weiterer Parameter dar
- Ein Rechnerteil mit analoger Auswerteelektronik, Steuereinheit, Mikroprozessor und Meßwertspeicherung, Anzeige- und Bedienungsmodul steuert und mißt die Vorgänge im Meßgefäß. Zugleich werden die Ergebnisse dem Bediener graphisch oder tabellarisch angezeigt.

Das Probengefäß besteht aus einem zylindrisch oder anders geformten Hohlkörper aus einem Material hoher Dämpfung für Ultraschall, vorzugsweise Polyethylen, PVC, Polypropylen, Polystyrol oder vergleichbaren Kunststoffen, oder aus einem Schaum aus diesen Materialien In dieses Gefäß wird eine Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung eingebracht, die in direk tem Kontakt zur im Gefäß sich befindlichen Probe oder einer Referenzflüssigkeit steht. Die Anordnung besteht aus einem Sender und einem Empfänger, oder aus einem Sender und meh reren Empfängern, oder aus mehreren Sendern und einem Empfänger, oder aus mehreren Sen dern und mehreren Empfängern. Die Sender-Empfänger-Anordnung kann in den Wandungen des Gefäßes installiert sein, oder von oben durch eine Öffnung des Gefäßes oder den Boden des Gefäßes eingebracht werden. Wenn die Sender-Empfänger-Anordnung in den Wandungen des Gefäßes installiert ist, dann vorzugsweise derart, daß beim Rühren die Suspension keinen oder nur einen geringen Widerstand an der Anordnung erfährt, so daß keine oder wenige Stör geräusche im Empfänger zu empfangen sind. Zugleich können sie aber derart installiert wer den, daß die sich an dem Sender/den Sendern und dem Empfänger/den Empfängern vorbei bewegenden Suspension der Probe oder die Referenzflüssigkeit an ihnen anhaltende Gasblasen entfernt. Alternativ kann die Sender-Empfänger Anordnung derart angebracht werden, daß sie für eine Verwirbelung und damit Homogenisierung der zu messenden Probe oder Refe renzflüssigkeit sorgt. Dazu kann die Sender-Empfänger-Anordnung oder ihre Befestigungen derart ausgebildet werden, daß die Homogenisierung verbessert wird, oder sie wird derart ausgebildet, daß die Homogenisierung nicht oder nur wenig behindert wird. Zugleich ist die Ausbildung derart, daß an Sender/Sendern oder Empfänger/Empfängern anhaltende Gasbla sen entfernt werden, oder die Bildung von Gasblasen während der Durchmischung reduziert oder besser vermieden wird. Störgeräusche durch die Suspension im Empfänger werden durch mikroelektronische Filter vom Nutzsignal entfernt.

Das Probengefäß ist derart ausgebildet, daß es vorzugsweise oben mit einem Deckel ver schlossen werden kann. Dieser Deckel ist flüssigkeitsdicht oder gasdicht mit dem Probenge fäß verbunden. Der Deckel kann abgenommen werden, und kann Träger verschiedener Sen soren sein, auch Träger der Ultraschall-Sender-Empfänger-Anordnung. Die Form des Deckels ist vorzugsweise konisch, so daß bei einem Rührvorgang sich Gasblasen oben und in der Mitte des Deckels sammeln. Dort befindet sich eine Öffnung, durch die Gasblasen entweichen kön nen, wenn in die Probensuspension oder die Referenzflüssigkeit derart Material eingebracht wird, daß das Volumen der Gasblasen ausgeglichen wird. Am oberen Ende des Deckels kann ein nach oben offenes Rohr angebracht werden, in dem sich der Spiegel der Probensuspension /Referenz befindet und so ein Eindringen neuen Gases verhindert werden kann, aber immer Gasblasen entweichen können.

Das Rohr, oder eine andere Öffnung zum Probengefäß im Deckel oder im Gefäß kann aktiv durch ein Ventil, das durch den µ-Prozessor bzw. die Steuereinheit gesteuert wird, oder alter nativ oder zusätzlich passiv durch einen geeignet ausgebildeten Schwimmer mit oder ohne in tegriertem Rückschlagventil verschlossen werden.

Der Rührvorgang erfolgt vorzugsweise entweder durch einen Magnetrührer, der im oder unter dem Boden des Gefäßes installiert ist, oder durch geeignete elektromagnetische Spulen, die an einer oder mehreren Stellen des Gefäßes angebracht sind, um einen Rührknüppel oder ver gleichbares zu treiben; oder durch ein eine Welle angetriebenes Rührgerät.

Der Rührknüppel oder das Rührgerät können dabei entweder zylindrisch geformt sein, oder propellerförmig (um eine vertikale Bewegung zu erreichen). Sie können permanentmagnetisch sein oder derart durch Eisen oder andere Substanzen oder Spulen aufgebaut sein, daß sie im Magnetfeld des Rührers oder der Spulen Drehbewegungen ausführen, und damit die Suspensi on zu vertikal und kreisförmig verlaufenden Bewegungen treiben.

Die äußere Hülle des Rührknüppels oder des Rührgerätes besteht aus einer gegenüber der Referenz oder der Probe chemisch inerten Substanz, die entweder weich ist oder sehr hart ist, um Abbrasion und/oder Störgeräusche zu vermeiden oder gering zu halten. Vorzugsweise besteht diese Umhüllung aus Gummi oder einem weichen Kunststoff, oder aus Keramik, vor zugsweise Aluminiumoxid-Keramik. Es können ein oder mehrere Rührknüppel oder Rührge räte (Quirl oder Vergleichbares) eingebracht sein, so daß an einer oder mehreren Stellen ge rührt wird. Der Rührknüppel kann eine geringere Dichte als die Probensuspension oder die Referenz haben, so daß sie schwebt. Damit wird nicht oder nicht nur auf dem Gefäßboden ge rührt, so daß der Knuppel oder Propeller schwebt während des Rührvorgangs. Alternativ kann der Knüppel/Propeller auch durch elektromagnetische Kräfte an eine Lage oberhalb des Bodens gehoben und gehalten werden.

Alternativ zu den oben angegebenen Materialien des Probengefäßes und des Deckels können diese auch aus harten Materialien bestehen, vorzugsweise Keramik oder Metall, vorzugsweise Aluminiumoxid-Keramik. Die Materialien bestehen aus derartigen Substanzen, daß eine Stö rung durch sich lösende Partikel (durch Abbrasion oder Lösung in der Probe/Suspension/ Referenz) nicht oder nur derart erfolgt, daß eine chemische Analyse, auch Spurenanalytik nicht oder nur wenig beeinflußt wird.

Wenn das Probengefäß einschließlich Deckel derart ausgebildet ist, daß es gewogen werden kann, kann der Wassergehalt der Probe oder die Dichte bestimmt werden. Dazu ist das Gerät mit geeigneten Füllstandssensoren ausgerüstet, so daß der Füllstand durch den µ-Prozessor gesteuert werden kann. Zugleich kann das Gerät druckdicht ausgeführt werden, so daß die Probe bekannten Volumens in dem Probengefäß mit einem Gasvolumen bekannten Drucks und Volumens beaufschlagt wird. Aus dem resultierenden Druck im Probengefäß kann der Anteil luftgefüllter Poren am Volumen der Probe berechnet werden. (Vor dem Versetzen mit Wasser oder einer anderen die Suspension bildenden Flüssigkeit oder Lösung).

Die Suspension wird aus einer Probe und einer Flüssigkeit gebildet, wobei die Referenzflüssig keit genau diese Flüssigkeit ist. Sie besteht aus Wasser, oder einer wäßrigen Lösung vorzugs weise KCl, CaCl₂, NaCl oder einer mit Wasser nicht mischbaren organischen Flüssigkeit. pH-Wert, Leitfähigkeit und Redoxpotential sind bekannt oder können gemessen werden, z. B. durch im Gefäß oder Deckel sich befindende Sensoren. Nach dem Erstellen der Suspension können diese Werte erneut bestimmt werden, so daß daraus der pH-Wert, die Leitfähigkeit und das Redoxpotential der Probe bestimmt werden kann. Zugleich können beim Vorliegen geeigneter Sensoren weitere Ionen nach dem oben beschriebenen Verfahren bestimmt werden.

Die Form des Gerätes ist derart, daß mit einer Waage das Gewicht bestimmt werden kann, vor oder während jeden hier beschriebenen Vorganges. Dazu hängt das Gerät/Probengefaß mit Deckel an einer Waage, oder steht auf einer Waage, oder hängt auf einem Dorn, ist also durch Gegengewichte im Gleichgewicht gehalten, so daß der Schwerpunkt unterhalb des Dorns liegt.

Sämtliche Volumina und Drücke können durch die angeschlossene Mikroelektronik bestehend aus

- Analoger Meßwertverarbeitung
- Steuereinheit
- µ-Prozessor mit Meßwertspeicherung
- Anzeige und Bedienmodul
- Bussystem

gemessen, kontrolliert, gesteuert, dem Bediener angezeigt, gespeichert oder an einen externen Rechner oder PC übertragen werden.

Analoges gilt für alle angeschlossenen Sensoren und Aktoren (wie oben genannt oder nicht ge nannte Ventil, Pumpen, Sensoren).

Die mikroelektronische Steuerung läßt ausdrücklich Kalibriervorgänge mit geeigneten Sub stanzen zu, und unterstützt diese durch eine geeignete Hard- und Software.

Das Probengefäß und der Deckel sind derart konstruiert, daß die Messungen unter eine nicht oxidierenden Schutzgasatmosphäre vorzugsweise aus Stickstoff oder Argon erfolgt. Auch das Gasvolumen zur Bestimmung des Anteils gasgefüllter Poren besteht aus Schutzgas.

Durch eine Vakuumpumpe kann das Probengefäß evakuiert werden, und damit alles Wasser der Probe verdampft werden (vor Erstellung der Suspension). Damit ist auch eine Bestim mung des Wasseranteils möglich, es läßt sich zugleich durch Wiegen während des schrittwei sen Evakuierens der Probe einschl. Gefäß und Deckel etc. eine Funktion Wassergehalt in Ab hängigkeit des Drucks, die sogenannte Saugspannungskurve aufnehmen.

Der Anschluß von Rohr und Schlauchleitungen erfolgt durch derart spiralig oder rund geboge nen Leitungen aus Metall oder Kunststoff oder Gummi oder Silikon, daß die Federkräfte auf das Gewicht der Probe konstant oder vernachlässigbar klein sind, so daß der Wiegevorgang nicht beeinflußt wird.

Durch Trägheitseffekte beim Umrühren bzw. Beenden des Rührvorganges kann bei Bestim mung der Bewegung des Rührers bzw. Rührknüppels die Dichte und Viskosität der Suspensi on bestimmt werden.

Optionen

Als Option können eine Waage sowie ein Sensor zur Erfassung des Volumens (genauer: des Füllstands) in das Gerät integriert werden. Damit können weitere Parameter direkt vor Ort be stimmt werden.

- Wassergehalt des Sediments: Durch die Erfassung von Gewicht und Volumen kann der ab solute Wassergehalt der Probe bestimmt werden.
- Carbonatgehalt: Bei Zugabe definierter Mengen von Salzsäure kann über die Gewichtän derung durch Ausgasung von Kohlendioxid aus der Probe deren Carbonatgehalt bestimmt werden.
- Leitfähigkeit: Bei Einsatz von Wasser bekannter Qualität zum Aufrühren der Probe ist die Messung der Leitfähigkeit des Porenwassers möglich.

Als eine zweite Option können Sensoren zur Erfassung der Konzentrationen von Ionen in der aufgerührten Probe eingesetzt werden.

- Redox-Potential, pH-Wert (H⁺), Chlorid (Cl⁻), Nitrat (NO₃⁻): Diese Größen werden durch Festkörperelektroden bestimmt.
- Gelöster Sauerstoff (O₂ aq): Ein amperometrisch arbeitender Sensor - Clark-Elektrode - ermöglicht diese Messung.
- Konzentrationen weiterer Ionen können ermittelt werden, sofern geeignete robuste Senso ren zur Verfügung stehen.

Die Verfahren zur Bestimmung der folgenden strukturellen Parameter leiten sich aus pedologi schen Standardmethoden ab:

- Strukturelle Parameter wie z. B. Dichte der Körner, Dichte des Bodens, Wassergehalt und luftgefüllte Porenanteile können durch physikalisch arbeitende Sensoren im Zusammenspiel mit Aktoren (Ventile, Pumpen etc.) bestimmt werden. Auch der Carbonatanteil kann in diesem Zug bestimmt werden.

Kalibrierung: Mit geeigneten Testproben kann im Gelände sehr schnell die Funktionstüchtig keit des Gerätes überprüft werden und ggf. nachkalibriert werden.

Einsatzgebiete

- Geowissenschaften: Ansprache des Sediments noch im Gelände, ohne Laborarbeiten. Ein satz bei sehr kleinen Probenmengen, wenige Gramm genügen, z. B. aus Rammsondierungen.
- Bauwirtschaft: bei Baugrunduntersuchungen, Überprüfung von Baustoffen auf Baustellen.
- Wasserwirtschaft und Wasserbau: Bestimmung vor Ort von Parametern am Sediment und in der Wassersäule.
- Landwirtschaft: Abschätzung der Bodenqualität vor Ort zur gezielten Düngung, Bewässe rung, Bepflanzung, Bodenverbesserung - Precision farming.
- Umweltschutz: Schnelle erste Bestimmung von belasteten Böden, ermöglicht z. B. eine schnellere Reaktion bei Unfällen, Überprüfung von Sanierungsmaßnahmen.
- Industrie: Qualitätskontrolle in der Produktion von mineralischen Rohstoffen (Tone, San de, Zement etc.), Überwachung von Produkten aus Mahlprozessen.

Literaturnachweis

[1] P. Radlinger: Geologische Barriere und mineralische Abdichtung in der Deponietechnik. Berlin: Erich Schmidt Verlag GmbH & Co. 1997.
[2] U. Zanke: Grundlagen der Sedimentbewegung. Berlin; Heidelberg; New York: Springer Verlag, 1982.
[3] Fritsche Labortechnik: Firmenkatalog. Idar-Oberstein: 1997.
[4] R. Millner (Federführung): Ultraschalltechnik. Grundlagen und Anwendungen. Leipzig: VEB Fachbuchverlag, 1987.

Bild 1: Meßverfahren

Oben: Das Korn hat einen gegenüber der Wellenlänge des Ultraschalls kleinen Durchmesser. Es folgt der Bewegung der umgebenden Volumenelemente, führt aber aufgrund seiner abwei chenden Dichte eine andere Bewegung aus. Folge: Die Schallenergie sinkt infolge der Reibung des Korns, die Intensität am Empfänger ist kleiner als bei einer Referenzmessung.

Unten: Das Korn ist groß gegenüber der Wellenlänge: Es bewegt sich nicht und dämpft den Schall weniger als die Referenz. Folge: Die Intensität am Empfänger steigt gegenüber der Referenzmessung.

Bild 2: Aufbau des Handmeßgerätes Bild 3: Aufbau des Sensorkopfes Bezugszeichenliste

1

optionale Spule

2

Probengefäß

3

Ultraschall-Sender-Emp fänger-Anordnung in Gefäßwand

4

hängend

5

im Boden befestigt

6

Deckel mit

7

Rohr

8

Schwimmer

9

Rührknüppel am Boden oder in der Schwebe

10

Aufhänge-/Auflagepunkt der Waage

11

Gegengewicht

Claims

1. Verfahren und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Bestimmung der Korn größenverteilung und anderer Parametern in aufgeschlämmtem Proben eines Bodens, Sedi ments oder körnigen Materials, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Probe vor Ort vermessen wird, die Ergebnisse vor Ort mikroelektronisch ausgewertet und die Korngrößen verteilung und andere Parameter vor Ort graphisch dargestellt werden.

2. Verfahren und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Probe eines Bodens oder Sediments oder eines gekörnten Materi als, mit einer Flüssigkeit versetzt und aufgeschlämmt, in einem offenen oder abgeschlossenen Raum als Suspension über einen Rührer gerührt und/oder ruhend in Kontakt gebracht wird mit einem Ultraschall-Sender-Empfängerpaar, das Ultraschallwellen unterschiedlicher Wellen länge zeitlich nacheinander aussenden und empfangen kann, sowie mit chemoelektrischen Sen soren, die vorwiegend selektiv auf Redoxpotential, Leitfähigkeit, pH-Wert, Konzentrationen von unterschiedlichen Ionen sowie von gelöstem Sauerstoff ansprechen, und die von der Wellenlänge abhängige Dämpfung der Suspension, ihre chemoelektrisch erfaßbaren Potentiale, Leitfähigkeit und Konzentrationen von Ionen und gelöstem Sauerstoff sowie die Viskosität der Suspension gemessen, über einen Rechner ausgewertet, abgespeichert und in Form von Werte tabellen, einschließlich Korngrößenverteilung und/oder Kornsummenkurven auf einer vom Mikroprozessor des Rechners gesteuerten Anzeige dargestellt werden, wobei als Referenzen für die Messungen die Ultraschalldämpfung der für die Suspension verwendeten Flüssigkeit und ihre Ionenkonzentration, vorzugsweise reines Wasser oder eine Salzlösung definierter Konzentration an Ionen, beispielsweise NaCl, KCl oder CaCl₂ dienen, wobei der Rechner über einen Rührer die Suspension in einen homogenen Zustand versetzt oder aber zwecks Verfol gens des Absetzens der Festkörper den Rührer ausschaltet, und die Einstellung der Ultraschall frequenzen vornimmt.

3. Verfahren und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Probe eines Bodens oder Sediments oder eines gekörnten Materials unbehandelt in einen abgeschlossenen, druckfesten Raum, dessen Füllung mit Flüssigkeit, des sen Innendruck und Innentemperatur sowie dessen Masse über Sensoren erfaßt wird, einge bracht und schrittweise, dosiert beaufschlagt wird wahlweise mit Unterdruck, mit inerter Flüs sigkeit, mit inerten Gasen definierten Druckes und mit Säuren, und die bei jedem Schritt auf tretenden Änderungen von Volumen, Druck, Temperatur und Masse gemessen, über einen Rechner ausgewertet, abgespeichert und in Form von Wertetabellen für Dichte, Porenwasser, Porenvolumen und Carbonatgehalt und abgeleiteter Parameter auf einer vom Rechner gesteu erten Anzeige dargestellt werden, wobei als Referenzen für die Messungen das Volumen und die Masse des Raumes bei Umgebungszustand, der pH-Wert und die Leitfähigkeit der inerten Flüssigkeit dienen, wobei der Rechner insbesondere die Dosierung über Ventile und die Ein stellung des Drückniveaus vornimmt.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der angeschlossene Rechner aus Mikroprozessor, analoger Meßwertver arbeitung, Steuereinheit für die Aktoren, Datenspeicher, Anzeige- und Bedienmodul sowie Bussystem aufgebaut ist.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Anordnung aus einem Gefäß besteht, in dem die Suspension einer Probe ständig durch einen bewegten Rührkörper in dem Gefäß homogenisiert werden kann und die Bestandteile der Suspension in der Schwebe gehalten werden können, wobei der Rührkörper entweder über eine mechanische Verbindung durch einen Antrieb außerhalb des Gefäßes ange trieben wird, oder der Rührkörper durch elektromagnetische Kräfte ohne mechanische Verbin dung mit dem Antrieb in Bewegung gehalten wird, wobei der Rührkörper mindestens in Teilen magnetisch ist, oder zumindest in Teilen aus Spulen besteht.

6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Rührkörpers in dem Gefäß in der Vertikalen durch geeig nete Spulen gewährleistet wird und der Rührkörper dadurch vom Boden des Gefäßes angeho ben werden kann, und seine Lage damit aktiv festgelegt und gesteuert werden kann.

7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß in seinen Wandungen ein Ultraschallsender-Empfängerpaar in direktem Kontakt mit der Suspension enthält, das die Messungen der Dämpfung durchführt, wobei das Ultraschallsender-Empfängerpaar in seiner Form so gebaut und angebracht wird, das sich auf dem Ultraschallsender-Empfängerpaar befindende Gasblasen durch die sich bewe gende Suspension entfernt werden.

8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein geeignetes Ultraschallsender-Empfängerpaar in direktem Kontakt zu der Suspension von oben in das Gefäß eingebracht wird, wobei das Ultraschallsen der-Empfängerpaar vorzugsweise an einem Deckel des Gefäßes befestigt ist, und in seiner Form so gebaut und angebracht wird, daß sich auf dem Ultraschallsender-Empfängerpaar be findende Gasblasen durch die sich bewegende Suspension entfernt werden.

9. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß und ein Deckel des Gefäßes und der Rührkörper des Gerätes gegenüber der sich bewegenden, abbrasiven Suspension widerstandsfähig sind, wobei Gefäß und Rührkörper mit ihren die Suspension berührenden Teilen aus sehr hartem Material, vor zugsweise Aluminiumoxid oder Keramik bestehen oder aus weichem Material vorzugsweise PVC, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol oder einem anderen Kunststoff bestehen, wobei das Material des Kunststoffes geschäumt sein kann.

10. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die für das Gerät und/oder das Gefäß und den Rührkörper eingesetzten Materialien besonders dampfend für Ultraschallwellen wirken, oder bei der Berührung von Teilen der Suspension mit dem Material besonders geringe akustische Emissionen im Wellen längenbereich des für die Messungen verwendeten Ultraschallsabgeben.

11. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß gasdicht, druckdicht und flüssigkeitsdicht mit einem Deckel verschlossen wird, der mit Ventilen und Rohrzuleitungen, sowie Aufnahmen für weitere Sen soren und Aktoren, vorzugsweise Ventilen versehen ist, wobei die Rohrleitungen derart gestaltet sind, vorzugsweise als Spirale, daß die auf das Gefäß ausgeübten Kräfte konstant oder vernachlässigbar sind.

12. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel eine innen kegelige Form derart hat, daß die bei der Erzeu gung der Suspension auftretenden Gasblasen sich oben in seiner Mitte sammeln, dort durch ein Rohr aus dem Gefäß geführt werden, wobei das Rohr derart gebaut ist, daß dort entweder ein Ventil ist, mit dem das Gas gesteuert abgelassen werden kann, oder aber in dem Rohr eine Flüssigkeitssäule steht, so daß das Gefäß immer bis zur Spitze des innen kegeligen Deckels mit Flüssigkeit gefüllt ist, wobei beim Ablassen des Gases, über einen geeigneten Sensor und Ven tile gesteuert, das abgelassene Gasvolumen durch Flüssigkeit ersetzt wird, wobei die Signale des Sensors und Signale an die Ventile von dem Rechner verarbeitet und generiert werden.

13. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefaß an einer Waage oder einer Wägezelle aufgehängt ist, oder auf einer Waage oder Wägezeile steht, vorzugsweise auf einem Dorn und mit Gegengewichten versehen ist, so daß der Schwerpunkt unterhalb des Auflagerpunkts liegt, wobei die Signale der Waage oder Wägezelle vom Rechner verarbeitet werden.

14. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einer Probe befüllte Gefäß bis zu einer definiertem Füllhöhe mit einer Flüssigkeit bekannter Dichte, vorzugsweise Wasser oder eine Salzlösung definierter und bekannter Konzentration von vorzugsweise entweder Natriumchlorid oder Kaliumchlorid oder Calciumchlorid, oder eine organische Flüssigkeit, gefüllt werden kann, und das Gewicht der Flüssigkeit durch die Waage oder Wägezelle bestimmt wird, um daraus das Porenvolumen der Probe und ihren Wassergehalt abzuleiten.

15. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Gerät oder dem Gefaß oder dem Deckel in direktem Kontakt mit der Suspension Sensoren angebracht sind, mit denen chemische Parameter wie pH-Wert, Redox-Potential, Leitfähigkeit oder Gehalt an gelösten Sauerstoff sowie der Gehalt von Ionen wie vorzugsweise Chlorid, Nitrat, Sulfat, Sulfid oder Schwermetalle oder andere Ionen der Suspension bestimmt werden, während oder vor oder nach der Bestimmung der Korngrößen verteilung oder Kornsummenkurve, wobei die zur Erzeugung der Suspension eingefüllte Flüs sigkeit entweder reines Wasser oder eine Salzlösung definierter und bekannter Konzentration von vorzugsweise entweder Natriumchlorid oder Kaliumchlorid oder Calciumchlorid ist.

16. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Rührkörper durch die Suspension entgegengesetzte Widerstand bestimmt wird, um damit zum einen die Bildung einer homogenen Suspension zu überwachen und zu steuern, zum anderen um damit bodenmechanische Parameter zu bestimmen.

17. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Suspension oder zu der unbehandelten Probe eine definierte Men ge Säure bekannter Zusammensetzung und Konzentration, vorzugsweise Salzsäure gegeben wird, durch die in der Probe vorhandenes Carbonat zu Kohlendioxid und Rest zersetzt wird, und die Menge des sich bildenden Kohlendioxids durch einen Duckanstieg mit einem Druck sensor bei einem gasdicht geschlossenen Gefäß bestimmt wird, oder bei einem offenem Gefäß die Bestimmung des sich bildenden und das Gefäß verlassende Kohlendioxids durch die Waa ge oder Wägezelle durch Gewichtsverlust bestimmt werden, um damit auf den Carbonatgehalt der Probe zu schließen, wobei die Salzsäure durch Aktoren gesteuert in das Gefäß gegeben werden kann, und wobei die Signale von den Sensoren und die Signale an die Aktoren vom Rechner verarbeitet und generiert werden.

18. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß mit der eingefüllten Probe vor der Befüllung mit der Flüssig keit zur Erzeugung der Suspension mit einem druckdichten Deckel verschlossen wird, und dann mit einer definierten Menge Gas bekannter Zusammensetzung gefüllt wird, wobei der Druckanstieg mit einem geeigneten Drucksensor gemessen wird, um dadurch auf das Volumen gasgefüllter Poren zu schließen, wobei das Gas durch Ventile gesteuert eingefüllt werden kann, und wobei die Signale des Drucksensors und die Signale an die Ventile durch den Rech ner verarbeitet und generiert werden.