Ein Biegetest zur Bestimmung der Atterberg Ausrollgrenze in Böden

Das übergeordnete Ziel dieses neuen Verfahrens besteht darin, die Plastizitätsgrenze von Böden durch die Messung von Biegeverformungen zu bestimmen. Die traditionelle Fadenwälzmethode wird stark von der Geschicklichkeit der Laborbediener beeinflusst, weshalb ein alternativer Ansatz vorgestellt wird. Diese Methode ermöglicht es, die Plastizitätsgrenze anhand eines klaren und objektiven Kriteriums zu ermitteln.

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

Anschließend das Bodenmaterial manuell mit einem Mörser zerkleinern. Vorzugsweise einen gummierten Stößel verwenden, um die Zerstörung der Sandpartikel zu vermeiden. Danach die Probe durch ein 0,4-Millimeter-Sieb geben und den im Sieb zurückgehaltenen Boden entsorgen.

Nehmen Sie nun etwa 20 bis 40 Gramm Boden und befeuchten Sie ihn auf einer nicht saugenden Glasplatte. Kneten Sie die Probe anschließend mit einem Metallspatel, bis eine homogene Boden-Wasser-Mischung entsteht. Rollen Sie die Mischung unter Verwendung von Latexhandschuhen zu einer Kugel mit einem Durchmesser zwischen drei und fünf Zentimetern.

Stellen Sie nun einen zweiten Ball mit mehr oder weniger Wasser als dem ersten her, sodass die Bälle einen unterschiedlichen Feuchtegehalt aufweisen. Beide Bodenbällchen dürfen beim Anfassen weder zerbröseln noch kleben. Anschließend wird jedes Bodenbällchen mit Frischhaltefolie umwickelt und in einen luftdichten Beutel gelegt.

Bewahren Sie die Tüte 24 Stunden unter hermetischen Bedingungen auf. Tragen Sie nach der Temperierphase Latexhandschuhe und drücken Sie den Bodenballen auf einer glatten Glasplatte zu einem etwa drei Millimeter dicken Fladen zusammen. Halten Sie die Oberfläche des Fladens mit Frischhaltefolie bedeckt, um Feuchtigkeitsverlust zu vermeiden.

Danach mithilfe eines Gewindeformers die Dicke exakt auf drei Millimeter verringern. Anschließend die unregelmäßigen Kanten der flachgedrückten Bodenmasse mit einem Spatel abschneiden und Bodenstreifen erzeugen, die mindestens 52 Millimeter lang und drei Millimeter breit sind. Danach den Bodenstreifen mit dem Gewindeformer so lange rollen, bis der quadratische Querschnitt gerade rund wird, sodass er einen Durchmesser von drei Millimetern aufweist.

Wenn der Strang zu trocken und bröselig oder zu klebrig ist, wiederholen Sie den Test mit Boden, der einen höheren oder niedrigeren Wassergehalt aufweist. Platzieren Sie danach den Bodenstrang neben der Vorderseite des Strangformers und verwenden Sie die Breite des Strangformers, um den Zylinder exakt 52 Millimeter lang zu machen. Drehen Sie nun den Strangformer auf den Kopf und bringen Sie das zylindrische Stück mit dem zentralen Bereich des Bodenstrangs in Kontakt.

Bringen Sie die Stahlstößel mit der Mitte des Bodenfadens in Kontakt. Bewegen Sie die Stahlstößel dann vorsichtig auf einem kreisförmigen Pfad in Richtung der Spitzen des Bodenfadens. Wiederholen Sie diese Bewegung, bis zum Zeitpunkt des Bruchs.

Wenn der erste Riss in der Nähe einer der Fadenenden erscheint, biegen Sie weiter am anderen Ende, bis der zweite Riss am gegenüberliegenden Ende auftritt. Entfernen Sie nun die Fadenform und verwenden Sie einen Messschieber, um den Abstand zwischen dem mittleren Bereich jedes Endes mit einer Genauigkeit von 0,1 Millimeter zu bestimmen. Legen Sie den Bodenfaden danach in einen Behälter mit bekanntem Gewicht und decken Sie ihn ab, um Feuchtigkeitsverlust zu verhindern.

Wenn die Biegeverformungen so groß sind, dass sogar die Enden des Fadens in Kontakt kommen, entfernen Sie die Stößel und den Fadenformer und biegen den Bodenfaden weiter von Hand, bis zum Zeitpunkt des Rissens. Messen Sie dann den Abstand zwischen den Fadenenden und notieren Sie einen negativen Wert. Aus dem überschüssigen Boden formen Sie weitere zusätzliche Fäden, schneiden deren Spitzen jedoch nicht ab.

Bewahren Sie diese im selben Behälter auf und decken Sie ihn erneut ab. Erstellen Sie nun einen zweiten Bodenfaden, der wie der erste 52 Millimeter lang ist. Wiederholen Sie den Biegevorgang am zweiten Bodenfaden.

Wenn die Ergebnisse ähnlich sind, biegen Sie keine weiteren Fäden mehr. Wenn sie sich unterschieden, formen und biegen Sie mindestens einen weiteren Bodenfaden, bis übereinstimmende Messwerte erzielt werden. Sobald ein Minimum von fünf Gramm Fäden erhalten ist, notieren Sie das Gewicht des Behälters mit den Bodenfäden mit einer Genauigkeit von mindestens 01 Gramm.

Wiederholen Sie nun den gesamten Vorgang für die zweite Bodenprobe. Beginnen Sie damit, die beiden Behälter mit den Bodenproben offen in einen Ofen bei 105 Grad Celsius zu stellen, um den Boden mindestens 18 Stunden lang zu trocknen. Am nächsten Tag stellen Sie die Behälter in einen Exsikkator.

Wenn sie auf Raumtemperatur abgekühlt sind, erfassen Sie ihr Gewicht mit einer Genauigkeit von mindestens 01 Gramm. Danach stellen Sie die Behälter erneut für mindestens sechs weitere Stunden in denselben Ofen. Kühlen Sie sie erneut in einem Exsikkator ab und bestimmen Sie erneut ihr Gewicht.

Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis zwei aufeinanderfolgende Gewichtsmessungen vollständig identisch sind; dies ist das Gewicht des Bodens im trockenen Zustand. Berechnen Sie nun für jede Bodenprobe anhand des bekannten Wassergehalts W und ihrer Biegung beim Rissbildungsbeginn B die plastische Grenze jeder Probe. Verwenden Sie anschließend den Mittelwert, um den Boden zu charakterisieren.

Die Zahl, abzüglich 0,108, in der Gleichung für die Plastizitätsgrenze entspricht dem durchschnittlichen Wert für das Ende einer Steigung, der in einer früheren Studie mit multipler Inversion erhalten wurde, bei der 24 Böden untersucht wurden. Die Zahl 2,135 bezieht sich auf den durchschnittlichen Biegegrenzwert, der der Plastizitätsgrenze in der Biegekurve für diese 24 Böden entspricht, gemäß unserem ursprünglichen Mehrpunkttest. Die aus 30 Böden mit dem beschriebenen Biegtest berechneten Plastizitätsgrenzen wurden mit dem ursprünglichen Mehrpunkt-Biegtest und dem Standard-Rolltest verglichen.

Jeder Test wurde von einem erfahrenen Prüfer durchgeführt, und die Ergebnisse waren sehr ähnlich. Die mit dem neuen Biegetest ermittelten Ergebnisse für die Plastizitätsgrenze zeigten eine hohe Korrelation mit denen des ursprünglichen Biegetests und des standardmäßigen Fadenwälztests. 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 Plastizitätsgrenze mithilfe eines einfachen Tests, bei dem der Bediener keine entscheidende Rolle für das Endergebnis spielt, sofort und genau bestimmt werden kann. Ist die Methode erst einmal beherrscht, kann sie in fünf bis zehn Minuten durchgeführt werden. Damit ist sie sogar schneller als der herkömmliche Test.

Neben der schnellen Durchführung zeichnet sich dieser Test durch Einfachheit, geringe Kosten und hohe Genauigkeit aus, wodurch er für jedes Labor leicht erschwinglich ist. Nach seiner Entwicklung ebnete diese Technik Forschern und Unternehmen im Bereich der Geotechnik, Landwirtschaft, Keramik und Bodenkunde den Weg, zuverlässigere Ergebnisse für die Plastizitätsgrenze zu erzielen.