Baugrundbeurteilung
Das Planungsbüro Plan-Werk-Ingenieure führt Untersuchungen zur Beurteilung des Baugrundes durch. Hierbei kommen die drei nachfolgend aufgeführten Prüfmethoden zum Einsatz:
Statischer Plattendruckversuch
Die Durchführung von statischen Plattendruckversuchen nach DIN 18134 dient der Ermittlung von Drucksetzungslinien zur Beurteilung von Verformbarkeit und Tragfähigkeit des Bodens. Hierbei wird die zu prüfende Bodenschicht durch eine kreisförmige Lastplatte mit Hilfe einer Druckvorrichtung wiederholt stufenweise be- und entlastet. Über die Belastungseinrichtung (Hydraulikpumpe mit Druckzylinder) werden mehrere definierte Laststufen auf die Platte aufgebracht. Die Setzungsmesseinrichtung besteht aus dem Trägergestell mit Tastarm und Messuhr. Als Gegengewicht der Druckvorrichtung dient in der Regel ein schweres Fahrzeug. Über die Messuhr wird die bei jeder Laststufe erzeugte Setzung der Lastplatte in den Boden angezeigt. Als Versuchsgrößen ergeben sich die Setzungen der einzelnen Laststufen und die zugehörigen mittleren Normalspannungen unter der Lastplatte. Im Anschluss an die letzte Belastungsstufe wird entlastet und eine zweite Belastung in gleicher Weise wie die Erstbelastung durchgeführt. Zur Versuchsauswertung werden diese Größen in einem entsprechenden Diagramm als Drucksetzungslinien dargestellt.
Dynamischer Plattendruckversuch
Der dynamische Plattendruckversuch wird mit einem leichten Fallgewichtsgerät durchgeführt und dient zur Ermittlung der Tragfähigkeit und der Verdichtungsqualität von Böden, ungebundenen Tragschichten und Bodenverbesserungen. Die Prüfung eingebauter Bodenschichten kann schnell und ohne Belastungswiderlager erfolgen und ist somit auch an schwer zugänglichen Stellen möglich. Hierdurch ist eine schnelle Beurteilung des zu prüfenden Bereiches auch unter beengten Verhältnissen möglich. Das Prüfverfahren ist geeignet für grobkörnige und gemischtkörnige Böden mit einem Größtkorn bis 63mm und kann zur Ermittlung des dynamischen Verformungsmoduls im Messbereich von Evd= 15...70 MN/m² angewendet werden.
Anwendungsbereiche sind beispielsweise Straßen-, Gleis- und Erdbau, Verdichtungskontrolle in Leitungsgräben, Prüfung von Fundamentverfüllungen, Kontrollprüfungen in Bohrlöchern sowie die Prüfung des Verformungsmoduls im Rahmen einer Baugrunduntersuchung. Der dynamische Plattendruckversuch zeichnet sich durch eine unkomplizierte Handhabung und die sofort verfügbaren Messergebnisse aus. Der Verantwortliche vor Ort kann direkt über die Weiterführung der Baumaßnahmen entscheiden.
Proctorversuch
Eine Bodenprobe, deren Trockenrohdichte ρd zuvor ermittelt wurde, wird in einem definierten Gefäß (Proctortopf oder Proctor-Verdichtungsgerät) nach einem festgelegten Arbeitsverfahren vordefinierte Energie über einen Proctorverdichter (Fallgewicht mit Führungs-/Griffstange) zugeführt und anschließend die erzielte Dichte ermittelt.
Der Versuch wird mindestens fünfmal mit unterschiedlichen Wassergehalten durchgeführt. Trägt man nun die erzielten Dichten über den zugehörigen Wassergehalt w auf, ergibt sich eine Kurve, die zunächst ansteigt, ein Maximum erreicht und dann wieder abfällt. Das Maximum dieser Kurve ist die Proctordichte ρpr des Bodens mit zugehörigem optimalen Wassergehalt wpr. Hierbei wird ein deutlicher Zusammenhang zwischen Verdichtbarkeit und Wassergehalt sichtbar.
Der Verdichtungsgrad Dpr lässt sich folgendermaßen ausdrücken:
Der Verdichtungsgrad wird also in Prozent der beim Proctorversuch maximal möglichen Dichte angegeben. Er dient als Bezugswert für die Lagerungsdichte, die man auf einer Baustelle erreichen kann oder erreicht hat. Durch gegenüber dem genormten Proctorversuch erhöhte Verdichtungsleistungen sind auch Proctordichten von über 100% erreichbar. Häufig wird - in Abhängigkeit von der Bodenart - ein Verdichtungsgrad von mindestens 95 % verlangt. Die im Erdbau erforderlichen Verdichtungsgrade sind im übrigen in der ZTVE-StB (Zusätzliche Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten im Straßenbau) angegeben.
Das Ziel dieses Prüfungsverfahrens ist, die dritte Phase des Dreiphasensystems eines Bodens (Luft, Wasser, Feststoff) den Anteil der Luft auf ein Minimum zu reduzieren. Dieses geschieht beim Verdichten durch eine Verringerung des Porenraums durch "Zusammenschieben (Verdichten)" der Feststoffteilchen und Füllen der verbliebenen Poren mit Wasser (stetige Erhöhung des Wassergehaltes). Die Erhöhung der Trockendichte durch Wassergehaltssteigerung resultiert auch aus einer deutlichen Verringerung der Reibungskräfte zwischen den Feststoffteilchen – das Wasser wirkt quasi als "Gleitmittel", so dass sich die festgelegte, gleichbleibende Verdichtungsenergie bei höheren Wassergehalten besser auswirkt. Dieser Effekt kippt, sobald der optimale Wassergehalt überschritten und ein ungünstig hoher Wassergehalt erreicht wird. Die eingebrachte Verdichtungsenergie wirkt sich dann nicht mehr in einer dichteren Ablagerung der Körner aus, sondern geht in die überschüssige Wassermenge ein, so dass beim Verdichten Wasser austritt oder herausspritzt.