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Forschungsbericht: Korrelationen zwischen Korngrößenverteilung und Proctordichte. Schlußbericht

Korrelationen zwischen Korngrößenverteilung und Proctordichte. Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2987
Michael Ulrich
Deutsche Forschungsgesellschaft für Bodenmechanik -DEGEBO-, Berlin
2002, 60 S., Abb., Lit.
Fraunhofer IRB Verlag

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Inhalt

Der Forschungsbeitrag analysiert mittels statistischer Methoden die Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Kennwerten der Korngrößenverteilung und der Proctordichte grobkörniger Böden. Er formuliert Rechenansätze, die es gestatten, die zu erwartende Proctordichte auf Basis der Korngrößenverteilung überschläglich zu ermitteln und stellt damit eine leicht zu handhabende Methode der Plausibilitätskontrolle für Proctorversuche zur Verfügung, welche die Qualitätssicherung bei Verdichtungsarbeiten unterstützt. Für die statistische Auswertung wurden ca. 5000 Versuche an Proben aus natürlichen Sanden, Kiesen und gemischten Böden (Recycling-Material) aus dem Berliner Raum durchgeführt und die Abhängigkeit der Proctordichte vom optimalen Wassergehalt und anderen Parametern der Korngrößenverteilung untersucht.

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 1
2 Stand der Forschung - Literaturauswertung 3
3 Grundlage und Voraussetzungen für die Forschungsarbeit 6
3.1 Die Datenbank der Degebo 6
3.2 Auswertung der Datenbank 7
3.3 . Häufigkeitsverteilungen 8
4 Statistische Auswertung 9
4.1 Proctordichte 9
4.1. 1 Abhängigkeit von der Korngrößenverteilung
4.1.2 Ungleichförmigkeitsparameter U und U₉₀
4.1.3 Krümmungszahl C
4.1.4 Verhältnis U₉₀/U = d₉₀/d₆₀
4.2 Optimaler Wassergehalt 12
4.2.1 Proctordichte
4.2.2 Korngrößenverteilung
4.2.3 Ungleichförmigkeitsparameter U und U₉₀
4.2.4 Krümmung C
4.2.5 Verhältnis U₉₀/U = d₉₀/d₆₀
4.3 Bewertung der untersuchten Abhängigkeiten 14
4.3.1 Proctordichte
4.3.2 Optimaler Wassergehalt
5 Ergebnisse 16
5.1 Rechenansatz für die praktische Anwendung 16
5.1.1 Proctordichte
5.2 Vergleich mit vorhandenen Erfahrungswerten 18
5.3 Grenzen und Einschränkungen für die praktische Anwendung 21
5.4 Ausblick: Vorschläge für weitere Forschungsarbeiten 21
6 Zusammenfassung 23
7 Literaturverzeichnis 24
Verzeichnis der Bilder 25

Publikationslisten zum Thema:
Bodenmechanik, Proctordichte, Abhängigkeit, Korrelation, Einflussfaktor, Korngrößenverteilung, Wassergehalt, Berechnungsverfahren, Kontrollmöglichkeit, Plausibilitätskontrolle, Einsatzbereich, Anwendungsgrenze,

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Das konventionelle Rahmenschergerät nach Casagrande weist aufgrund seiner Konstruktion Imperfektionen auf, durch welche der Scherwiderstand des Probekörpers verfälscht werden kann. Daher wurden Konstruktionen mit Parallelführungen vorgeschlagen, von denen sich eine noch nach Aufnahme in E DIN 18137-3 als fallweise grob fehlerhaft erwies. Daraufhin wurde in DIN 18137-3 neben dem konventionellen Gerät eine Konstruktion mit senkrechten und unabhängigen Parallelführungen des oberen Rahmens und der Belastungsplatte aufgenommen. Mit dieser besser durchdachten Bauweise lagen allerdings erst wenige Erfahrungen vor. In dieser Forschungsarbeit wurde durch vergleichende Versuche mit verschiedenen Böden untersucht, ob in den Versuchsergebnissen aus dem konventionellen und dem verbesserten Gerät wesentliche Unterschiede bestehen oder beide Geräte als geeignet zu beurteilen sind und welches Gerät gegebenenfalls vorzuziehen ist. Dabei wurde folgendes festgestellt: Beim Gerät mit unabhängigen senkrechten Parallelführungen gab es keine Anzeichen für systematische Verfälschungen. Die Drehung der Kopfplatte beim konventionellen Gerät während des Abscherens hat keinen merklichen Einfluss auf den resultierenden Scherwiderstand des Probekörpers, sondern wirkt sich nur auf die Schubsteifigkeit und die Verformungen aus. Dagegen kann die Scherfestigkeit bei diesem Gerät erheblich durch die senkrechte Reibungskraft zwischen oberem Rahmen und Belastungsplatte verfälscht werden. Diese Reibungskraft tritt dann auf, wenn die Höhe des Probekörpers durch das Abscheren bis zum Grenzzustand durch Kontraktanz abnimmt; es entsteht aber kein Fehler, wenn die Höhe des Probekörpers durch Dilatanz zunimmt oder konstant bleibt. Daher ist das konventionelle Gerät für Sand und Schluff, die sich meist dilatant verhalten, geeignet und ausreichend genau. Beim untersuchten Ton dagegen wurde der Reibungswinkel durch diesen Effekt um 4 Grad bis 5 Grad nach oben verfälscht. Der Fehler ist nicht an inneren Widersprüchen innerhalb einer Versuchsserie zu erkennen.

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