Verständnisfrage zur Proctorkurve

Wissenschaft Physik
#1

Moin moin
ich beschäftige mich momentan mit dem Proctorversuch und der daraus entstehenden Proctorkurve.

Ich weiß, dass die Proctorkurve angibt, bei welchem Wassergehalt der Boden am meisten verdichtet werden kann. In der Regel sieht eine Proctorkurve so aus, dass sie ansteigt, einen Wert der maximalen Verdichtung - den Proctorwert - erreicht. Danach fällt die Lagerungsdichte wieder ab. So weit, so gut.

Ich frage mich nun allerdings: wieso tut sie das? Wieso lässt sich der Boden bei einem bestimmten Wassergehalt besser zusammenpressen als bei einem anderen? Dass die Proctordichte nach dem Maximum wieder fällt ist für mich ja noch nachvollziehbar: Irgendwann ist so viel Wasser im Boden, dass es quasi zwischen den einzelnen Partikeln steht, so dass die Partikel einfach nicht mehr zusammmen gepresst werden können - und Wasser ist ja auch inkompressibel. Darüber hinaus betrachten wir ja die Lagerungsdichte und Wasser hat ja nun mal eine geringere Lagerungsdichte als Bodenteilchen (Wasser = 1 / Quarz = 2,56(?)).
So - aber wie sieht es vorher aus? Da ist die Lagerungsdichte ja auch geringer. Kommt es vielleicht daher, dass vorher ja noch Luft im Boden ist? Logischerweise hat Luft ja eine noch geringere Dichte. Aber weshalb lässt sich nur an diesem einen Punkt der Boden so schön zusammen pressen? Wieso nicht vorher oder nachher?

Schon mal Danke im Voraus.
Lg Ranunkulus_repens

#2

Hallo.
Eigentlich haben Sie es schon gut beschrieben. Das Wasser verdrängt die leichte Luft und füllt die Poren auf. Irgendwann ist so viel Wasser im System, dass die Kornkontakte wieder aufgehoben werden.
Der zweite Effekt ist, dass das Wasser die Reibung zwischen den Körnern verringert, die Körner können beim Verdichten besser aneinander vorbeigleiten, zudem „spült“ das Wasser den Schluff in die Porenräume zwischen den Sandkörnern. So lässt sich mehr Masse im Volumen unterbringen. Haben Sie einen gut sortierten Boden mit „einheitlicher“ Korngröße, fällt der Effekt geringer aus.
Mit freundlichen Grüßen

#3

Hallo,

damit kenn ich mich leider nicht so gut aus.

Es ist so, dass mit höherem Wassergehalt zunächst die Reibungskräfte zwischen den Bodenteilchen abnehmen, so dass die Verdichtbarkeit wächst, die Teilchen lassen sich sozusagen „besser zusammenschieben und bleiben nicht so leicht aneinanderhängen“ (Anstieg der Kurve).

Ab einem bestimmten Wassergehalt nimmt die Verdichtbarkeit jedoch wieder ab, weil das Porenwasser durch die dynamischen Kräfte nicht verdrängt werden kann (Wasser ist inkompressibel.

Statt dessen beansprucht das zusätzliche Wasser mehr Raum und das Volumen steigt bei gleichbleibender Trockenmasse, d.h. die Dichte sinkt.

Bei dem optimalen Wassergehalt ist die Verdichtung am höchsten und ich glaube damit auch die Tragfähigkeit des Bodens.

Für verschiedene Bodenarten gilt: Je geringer die Bindigkeit, desto flacher verläuft die Proctorkurve, d.h. desto geringer ist der Einfluss des schwankenden Wassergehalts.

Ansonsten nochmal hier nachlesen: http://books.google.de/books?id=JJLHww5YTDEC&pg=PA38…

Seite 38/39

Hoffe ich konnte helfen!

#4

Hallo „kriechender Hahnenfuß“ :wink:

Meine Bodenphysik ist zwar gefühlte 3 Ewigkeiten her, doch versuche ich es mal:
Die Proctorkurve zeigt die Verdichtbarkeit/ Verdichtungsanflääigkeit eines (bestimmten) Bodens bei unterschiedlichem Wassergehalt an. So weit so gut! - dass ein Boden kaum verdichtbar ist, wenn die Poren (fast) vollständig mit inkompressiblem Wasser gefüllt sind hast Du richtig erkannt.
Nun zum Kurvenbereich bei trockenen Böden: Die Einzelkörner sind durch Menisken des Kristallwassers, durch eingetrocknete Humusbestandteile und ggf. Bindemitteln (Kalk, Gips etc) fest aneinander gebunden - und daher SCHWER VERDICHTBAR. Steigt nun der Wassergehalt ändern sich die Radien der Wassermenisken und die bindenden Substanzen werden aufgelöst. Der Zusammenhalt der Einzelkörner geht mehr und mehr verloren und diese lassen sich durch äußeren Druck immer besser verschieben /komprimieren. Ist der Porenraum praktisch Wasser-gefüllt, hemmt die Inkompressibilität, wie von Dir richtig festgestellt.

Ich hoffe ich hab’s halbwegs verständlich erklärt.

#5

Moin, und sorry, dass ich jetzt erst antworte.

1.Wasser ist auch ein Bindemittel und benetzt die Bodenteilchen, die dann mit dem Wasser verkleben. Hast Du mal im Sandkasten gepielt und versucht mit trockenem Sand eine Burg zu bauen?
2.Wasser ist ein Lösungsmittel. Feinste Bodenteilchen können sich im wässrigen optimaler an gröbere Partikel anlagern und diese miteinander verbinden.

LG,
M.Stang