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Vorrichtung zur Untersuchung der Zusammensetzung des Erdbodens
Für
alle Besitzer und Verleger von Leistungen, insbesondere für die Post sowie für die
Gas-, Wasser- und Elektrizitätswerke usw., ist es vor Verlegung dieser Leitungen
und Kabel in den Erdboden wichtig zu wissen, ob das Erdreich allgemein oder in der
Verlegungszone eine aggressive Wirkung auf die Leitungen ausüben wird und in welchem
Grade, damit die eine solche Agressivität herbeiführenden Umstände näher untersucht
werden können. Bisher hat man in der weitaus größeren Zahl der Fälle, in denen keine
Anhaltspunkte für eine Aggressivität vorhanden waren, auf Bodenuntersuchungen ganz
verzichtet. Wo bekannt war, daß das Erdreich zu starken Korrosionen Anlaß gab, hat
man meist versucht, am Ort der Verlegung den pH-Wert des Bodens zu bestimmmen, um
so eine gewisse Übersicht über die Bodenart zu erhalten. In einer begrenzten Anzahl
von Fällen, wo die besondere Agressivität bekannt war oder es sich um besonders
wertvolle Objekte handelte, hat man auch im Laboratorium genaue chemische Bodenanalysen
und physikalisch-elektrische Untersuchungen vornehmen lassen, um die chemische Zusammensetzung
des Bodens sowie elektrische Leitfähigkeit bzw. seinen Widerstand sowie weitere
physikalische und chemische Größen genau zu ermitteln. Aus diesen eingehenden und
exakten Untersuchungen im Labor hat man dann die Nutzanwendung für den speziell
in diesen Fällen anzuwendenden Korrosionsschutz gezogen.
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Da sich, wie schon angedeutet, nur die allerwenigsten Praktiker solcher
Prüfmethoden bedienten, wurden wohl mehr als goO/o aller Rohrleitungen ohne nähere
Untersuchung des Erdreichs
verlegt, oder es wurde vorbeugend ein
besonders hochwertiger Korrosionsschutz angelegt, dessen es gar nicht bedurft hätte.
Diese Fälle waren allerdings noch seltener. Es liegt auf der Hand, daß es für den
Praktiker von großer Bedeutung ist. ein Gerät zu besitzen, mit dessen Hilfe er auf
ganz einfache und schnelle Weise Anhaltspunkte dafür gewinnen kann, ob besondere
Maßnahmen notwendig sind, weil das Erdreich ganz oder an bestimmten Stellen aggressiv
ist, damit genauere Prüfungen des Erdreichs erforderlichenfalls vorgenommen werden
können. Dies ist vor allem deshalb von Bedeutung. weil oft ganz verschieden aggressive
Erdschichten über- oder nebeneinanderliegen.
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Tatsächlich hat sich in der Praxis herausgestellt, daß derartige
Bodenuntersuchungen bei zeitlich vorausschauender Planung von Leitungen großen Nutzen
haben können, daß aber andererseits auch das Bedürfnis besteht, an der Baustelle
selbst während der Verlegung bei Bodenwedisel in verschiedenen Grabungstiefen eine
Schnellmethode zur Hand zu haben, die einen Inhalt über das chemische Verhalten
des Erdreichs gegenüber den einzubringenden Leitungen gibt.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird diesem Wunsch nach einer Schnellmethode
durch folgende Überlegungen und die daraus abgeleiteten Vorrichtungen Rechnung getragen.
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Für das Ausmaß chemisch bedingter Korrosionen im Erdreich ist dessen
Gehalt an löslichen chemischen Stoffen, wie z. B. Salzen und Säuren. in erster Linie
verantwortlich. Derartige Körper bedingen, da sie in Ionenform elektrische Ladungen
transportieren, je nach ihrer Art und Konzentration auch das Ausmaß der elektrischen
Leitfähigkeit.
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Umgekehrt ausgedrückt. ist der elektrische Widerstand um so größer,
je weniger dissoziierbare chemische Stoffe in der Bodenfeuchtigkeit enthalten sind.
Da nun, wie erläutert, die elektrische Leitfähigkeit des Erdreichs durch ihre Abhängigkeit
von den im Boden enthaltenen chemischen Agenzien deren Art und Konzentration widerspiegelt,
wurde erfindungsgemäß ein entsprechendes Meßgerät in wechselnder, dem jeweils vorliegenden
Bedürfnis angepaßter Ausführungsform entwickelt, das es gestattet, Anhaltspunkte
über die Agressivität des Erdreichs an Ort und Stelle zu gewinnen. Es besteht in
seiner prinzipiellen Grundanordnung (Abb. I) aus zwei Metallplatten a und h von
je I dm2 Fläche, die 10 cm auseinanderstehen, und einer Verbindung aus Isoliermaterial
c, so daß der Widerstand eines Würfels von I dm3 Inhalt bzw. dessen Leitwert bzw.
der durch diesen Würfel fließende Strom bestimmt werden kann. Dieses einfache Verfahren,
bei dem selbstverständlich auch außerhalb des durch die Platten begrenzten Raumes
Ströme fließen können, findet vor allem Anwendung, wenn es sich lediglich darum
handelt, festzustellen, ob das Erdreich merklich leitend und daher chemisch aggressiv
ist. Dagegen hat es sich für besondere Zwecke auch als vorteilhaft erwiesen, eine
nahezu quantitative elektrische Messung in dem geschilderten Sinn durchzuführen.
In derartigen Fällen ist es zweckmäßig, das Gerät in der Weise auszuführen, daß
die beiden Metallplatten a und b auch seitlich durch zwei senkrecht dazu verlaufende
Platten d und e aus hochisolierenden, nicht wasseraufuehmenden Materialien (Kunststoff.
Hartgummi, Glas u. dgl.) miteinander verbunden und alle leitenden Teile nach außen
isoliert werden, was in der Regel durch Überzüge f aus Kunststoffen od. dgl. geschehen
wird. Das hier in seinem Grundprinzip geschilderte Gerät (Abb. 2) kann je nach seiner
Ausführungsform sowohl im Laboratorium wie auch auf der Baustelle verwendet u-erden.
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Arbeitet man im Laboratorium bzw. außerhalb des Rohrgrahens, so gestaltet
man es in Form eines Kastens, der unten die genannte Isolierplatte trägt, an zwei
Seiten in 10 cm Abstand die beiden Metallplatten besitzt und der an den beiden anderen
Seiten ebenfalls durch Platten aus hochisolierendem Material begrenzt wird. Der
innere Hohlraum soll zweckmäßig I dms bei würfelförmigem Querschnitt betragen. Man
könnte das Gerät selbstverständlich auch anders gestalten, z. B. zylinderförmig
oder in ähnlicher Form, aber es empfiehlt sich, sämtliche Bestimmungen, wie es in
der Technik üblich ist. gleich auf einen Körper bestimmter Größe zu beziehen, wobei
im vorliegenden Fall I dm3 als besonders zweckmäßig erscheint.
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Erfindungsgemäß ist jedoch noch eine andere Form des genanntenGeräts
möglich undwünschenswert. Es wurde für den in der Praxis besonders häufig vorkommenden
Fall entwickelt, bei dem an Ort und Stelle der Verlegung in jeder Bodentiefe sofortige
Leitfähigkeitsbestimmungen empfehlenswert oder sogar notwendig sind.
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Die so gewonnene Anordnung (Abb. 3) besteht wiederum aus einem durch
zwei Metallplatten a und b von je I dm2 Fläche und 10 cm Abstand sowie einer oberen,
mit Handgriff versehenen isolierenden Decliplattec, wodurch beim Eindrücken in den
Boden ein würfelförmiger Meßraum von I dm3 entsteht. Auch hier ist es in der Mehrzahl
der Fälle zweckmäßig, den Meßwürfel kastenförmig zu gestalten, und zwar dadurch,
daß man auch seitlich zwei weitere Isolierplatten d und e anbringt. Auf diese Weise
entsteht ein nach unten geöffneter Kasten, der mit Hilfe des Handgriffs an beliebiger
Stelle in den Boden eingedrückt werden kann. In geeigneter Weise werden die Metallplatten
mit Anschluß kontakten in der in der Elektrotechnik üblichen Form versehen bzw.
verbunden, so daß der Anschluß von Batterie und Meßinstrumenten vorgenommen werden
kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, vorzugsweise oberhalb
des genannten Meßwürfels in einem besonderen Fach unter dem mit Handgriff versehenen
Deckel eine Batterie und ein Meßinstrument oder geeignete Anschlußschnüre und sonstige
Zubehörteile für den Anschluß einer äußeren Stromquelle vorzusehen. Bei einer anderen
Ausführung, die in Abb. 4 näher erläutert wird, ist in dem genannten Fach g eine
Batterie von 4 4 bis 6 Volt auswechselbar untergebracht. Im Fall
der
Verwendung von Einbaumeßinstrumenten in der oberen Deckplatte ragt auch der untere
Teil der Instrumente durch die Deckplatte in das erwähnte Fach hinein.
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Zweckmäßigerweise ist in dem Handgriff bzw. im oberen Deckel ein
den Stromkreis schließender und öffnender Kontakt. vorzugsweise ein Druckkontakt,
vorgesehen.
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Bei allen derartigen Konstruktionen sind in der oberen Deckplatte
oeffnungen zum Entweichen der eingeschlossenen Luft angebracht.
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Mit den beschriebenen Vorrichtungen werden die elektrischen Werte
je I dm3 Erdreich bestimmt. wobei es gleichgültig ist, ob das Gerät als oben offener
Kasten mit einer isolierenden Bodenplatte oder in der zuletzt beschriebenen Form
aufgebaut ist. Wird das Gerät außerhalb des Rohrgrabens oder im Laboratorium in
der dafür geeigneten Form des Kastens mit Boden benutzt. so muß das einzufüllende
Erdreich entsprechend den örtlichen Gegebenheiten eingedrückt werden.
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Die zu verwendenden Meßinstrumente, die getrennt vom Meßkasten bzw.
gemäß der vorhergehenden Schilderung auch in Verbindung mit ihm angeordnet sein
können, werden je nach Wunsch oder Erfordernis so geeicht, daß sie eine Ablesung
des Stromes, des Leitwerts oder des Widerstandes oder aller Größen gleichzeitig
gestatten. Als Stromquelle dient entweder eine außerhalb bzw. im Meßgerät selbst
angeordnete Batterie (Sammler- oder Trockenbatterie von 4 oder 6 Volt). Selbstverständlich
kann auch jede sonstige geeignete Gleichstromquelle, z. B. ein Gleichrichter, der
aus dem Wechselstromnetz gespeist wird od. dgl.. Verwendung finden.
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Die Beschreibung gibt nur eine prinzipielle Aufhaumöglichkeit für
das in verschiedener Ausführung herstellbare Gerät. Auch können die Messungen selbst
durch geeignete Schaltungen mit Hilfe von Meßbrücken erfolgen, bzw. es kann zur
direkten Messung wie auch zur Widerstandsmessung mit Hilfe einer Brücke mit Wechselstrom
an Stelle des vorher genannten Gleichstromes gearbeitet werden. Im Fall der Widerstandsbestimmung
mit Hilfe von Meßbrücken wird dann an Stelle des bei Gleichstrom üblichen Galvanometers
ein Kopfhörer zur Ermittlung der richtigen Brückeneinstellung benutzt.
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Der Wechselstrom kann einer direkten Wechselstromquelle entnommen
werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, ihn mit Hilfe eines Zerhackers (Wechselrichter)
oder Magnetsummers od. dgl., die von einer Gleichstromquelle gespeist werden, zu
erzeugen.
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Diese Zusatzgeräte können genau wie die Batterie und die Meßinstrumente
mit in den betreffenden Meßkasten eingebaut werden (Abb. 4).
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PATEXTANSPRÜCIIE I. Vorrichtung zur Untersuchung der Zusammensetzung
des Erdbodens, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der von der Bodenzusammensetzung.abhängigen
elektrischen Leitfähigkeit Elektroden bestimmter Größe in einem bestimmten Abstand
in einer Meßapparatur angeordnet sind.