Ein Biegetest zur Bestimmung der Atterberg Ausrollgrenze in Böden

Das übergeordnete Ziel dieses neuen Verfahrens ist es, die plastische Grenze in Böden durch die Messung von Biegeverformungen zu bestimmen. Das traditionelle Gewindewalzverfahren ist stark von der Geschicklichkeit der Laborbediener beeinflusst, so dass ein alternativer Ansatz vorgestellt wird. Mit dieser Methode kann die plastische Grenze mit einem klaren und objektiven Kriterium ermittelt werden.

Daher sind die erhaltenen Ergebnisse sehr zuverlässig, um Böden für botanische Zwecke zu klassifizieren und zu identifizieren. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie nicht nur schnell, einfach und billig ist, sondern auch genau und frei von subjektiven Interpretationen. Beginnen Sie mit einer feinen Bodenprobe, trocknen Sie diese je nach Bedarf bei 60 Grad Celsius oder weniger.

Als nächstes zerkleinern Sie den Boden manuell mit einem Mörser. Verwenden Sie vorzugsweise einen mit Gummi ausgekleideten Stößel, um ein Aufbrechen der Sandpartikel zu vermeiden. Geben Sie dann die Probe durch ein 0,4-Millimeter-Sieb und entsorgen Sie die im Sieb gesammelte Erde.

Nehmen Sie nun etwa 20 bis 40 Gramm Erde und befeuchten Sie sie auf einer nicht saugenden Glasplatte. Anschließend wird die Probe mit einem Metallspatel geknetet, bis ein homogenes Boden-Wasser-Gemisch entsteht. Rollen Sie die Mischung mit Latexhandschuhen zu einer Kugel mit einem Durchmesser zwischen drei und fünf Zentimetern.

Stelle nun eine zweite Kugel mit mehr oder weniger Wasser als die erste her, damit die Kugeln einen unterschiedlichen Feuchtigkeitsgehalt haben. Beide Erdballen dürfen beim Anfassen nicht zerbröckeln oder kleben. Wickeln Sie dann jede Erdkugel mit Frischhaltefolie ein und legen Sie sie in einen luftdichten Beutel.

Lagern Sie den Beutel 24 Stunden lang unter hermetischen Bedingungen. Nach der Härtungsphase die Erdkugel mit Latexhandschuhen auf einer glatten Glasplatte zu einem fast drei Millimeter dicken Patty flachdrücken. Halten Sie die Oberfläche des Pattys mit Frischhaltefolie bedeckt, um Feuchtigkeitsverlust zu vermeiden.

Anschließend wird die Dicke mit einer Gewindefräse auf genau drei Millimeter reduziert. Schneiden Sie nun mit einem Spachtel die gezackten Kanten der abgeflachten Erdmasse ab und machen Sie Erdstreifen, die mindestens 52 Millimeter lang und drei Millimeter breit sind. Als nächstes walzen Sie den Bodenstreifen mit der Fadenfräse, bis der quadratische Abschnitt gerade noch rund wird, also einen Durchmesser von drei Millimetern hat.

Wenn der Streifen zu trocken und krümelig oder zu klebrig ist, wiederholen Sie den Test mit Erde mit mehr oder weniger Wassergehalt. Legen Sie als Nächstes den Erdfaden neben die Vorderseite der Gewindefräse und verwenden Sie die Breite der Gewindefräse, um den Zylinder genau 52 Millimeter lang zu machen. Drehen Sie nun die Gewindefräse auf den Kopf und bringen Sie das zylindrische Stück in Kontakt mit dem mittleren Teil des Erdfadens.

Bringen Sie die Stahlschieber in Kontakt mit der Mitte des Erdgewindes. Bewegen Sie dann die Stahlschieber vorsichtig in einem Kreiskurs in Richtung der Spitzen des Erdgewindes. Wiederholen Sie diese Bewegung, bis Sie reißen.

Wenn der erste Riss in der Nähe einer der Fadenspitzen auftritt, biegen Sie die andere Spitze weiter, bis der zweite Riss am gegenüberliegenden Ende erscheint. Entfernen Sie nun die Fadenfräse und messen Sie mit einem Kaliber den Abstand zwischen dem Mittelteil jeder Spitze auf 0,1 Millimeter genau. Geben Sie nun den Erdfaden in einen Behälter mit bekanntem Gewicht und decken Sie ihn ab, um Feuchtigkeitsverlust zu vermeiden.

Sind die Biegeverformungen so groß, dass sogar die Fadenspitzen in Berührung kommen, entfernen Sie die Drücker und die Fadenfräse und biegen Sie den Erdfaden weiter von Hand, bis er reißt. Messen Sie dann den Abstand zwischen den Fadenspitzen und notieren Sie einen negativen Wert. Formen Sie aus der überschüssigen Erde weitere zusätzliche Fäden, aber schneiden Sie nicht deren Spitzen ab.

Bewahren Sie diese im selben Behälter auf und decken Sie ihn wieder ab. Stelle nun einen zweiten Erdfaden her, der wie der erste 52 Millimeter lang ist. Wiederholen Sie den Biegevorgang am zweiten Erdfaden.

Wenn die Ergebnisse ähnlich sind, biegen Sie nicht mehr Gewinde. Wenn sie sich unterscheiden, formen und biegen Sie mindestens einen weiteren Bodenfaden, bis Sie angenehme Maße erhalten. Sobald mindestens fünf Gramm Fäden gewonnen wurden, notieren Sie das Gewicht des Behälters mit den Erdfäden auf mindestens 01 Gramm genau.

Wiederholen Sie nun den gesamten Vorgang für die zweite Erdkugel. Beginnen Sie damit, die beiden Behälter mit den unbedeckten Erdfäden bei 105 Grad Celsius in einen Ofen zu stellen, um die Erde mindestens 18 Stunden lang zu trocknen. Stellen Sie die Behälter am nächsten Tag in einen Exsikkator.

Sobald sie auf Umgebungstemperatur abgekühlt sind, notieren Sie ihre Gewichte mit einer Genauigkeit von mindestens 01 Gramm. Stellen Sie die Behälter dann für mindestens sechs weitere Stunden wieder in denselben Ofen. Kühlen Sie sie wieder in einem Exsikkator ab und messen Sie ihr Gewicht.

Wiederholen Sie diesen Vorgang so lange, bis zwei aufeinanderfolgende Gewichtsmessungen völlig identisch sind, d. h. das Gewicht des Bodens im trockenen Zustand. Berechnen Sie nun für jede Erdkugel unter Verwendung des bekannten Wassergehalts W und ihrer Biegung beim Reißen B die plastische Grenze jeder Kugel. Verwenden Sie dann den Durchschnittswert, um den Boden zu charakterisieren.

Die Zahl minus 0,108 in der plastischen Grenzgleichung entspricht dem Durchschnittswert des Endes einer Steigung, der in einer früheren Studie mit mehrfacher Inversion erhalten wurde, in der 24 Böden getestet wurden. Die Zahl 2.135 bezieht sich auf den durchschnittlichen Biegewert, der der plastischen Grenze in der Biegekurve für diese 24 Böden entspricht, gemäß unserem ursprünglichen Mehrpunkttest. Die plastischen Grenzwerte, die aus 30 Böden mit dem beschriebenen Biegeversuch berechnet wurden, wurden mit dem ursprünglichen Mehrpunktbiegeversuch und dem Standardwalzversuch verglichen.

Jeder Test wurde von einem sehr erfahrenen Bediener durchgeführt, und die Ergebnisse waren sehr ähnlich. Die durch den neuen Biegeversuch erzielten Ergebnisse der Kunststoffgrenze korrelierten stark mit dem ursprünglichen Biegeversuch und dem Standard-Gewindewalzversuch. Die meisten Ergebnisse waren perfekt korreliert, selbst bei Böden mit sehr geringer Plastizität.

Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie die Kunststoffgrenze sofort und genau mit einem einfachen Test erreicht werden kann, bei dem der Bediener keine entscheidende Rolle für das Endergebnis spielt. Einmal gemeistert, kann diese Technik in fünf bis zehn Minuten durchgeführt werden. Es kann also sogar schneller sein als der herkömmliche Test.

Neben seiner schnellen Leistung, der Einfachheit, den niedrigen Kosten und der Genauigkeit dieses Tests ist er für jedes Labor leicht erschwinglich. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik Forschern und Unternehmen aus den Bereichen Geotechnik, Landwirtschaft, Keramik und Bodenkunde den Weg, um zuverlässigere Ergebnisse für Kunststoffgrenzwerte zu erhalten.