Siebanalyse

Laboruntersuchungen: Siebanalyse

Siebliniendiagramm

Im Labor werden die Bodenproben mittels Siebanalyse zur Ermittlung der Korngrößenverteilung und Bestimmung des kf-Wertes untersucht.

Die Sieblinie ist eine Durchgangs- oder Summenkurve, mittels derer die Korngrößen­verteilung eines Bodens, Sedimentes oder Sedimentgesteins im Ergebnis grafisch dargestellt wird. Sie wird durch Sieben der Probe ermittelt, wobei Siebe mit sukzessive abnehmender Maschenweite verwendet werden und jede Maschenweite einer bestimmten Korngröße entspricht. Die kleinsten Korngrößen (Schluff und Ton) werden, statt durch Sieben, durch Schlämmung getrennt.

Die Sieblinienkurve ist eine Summenkurve, das heißt, sie stellt die Korngrößenverteilung kumulativ (aufsummiert) dar. Daher verläuft sie stets von links unten nach rechts oben.

In einem Siebliniendiagramm werden die Korngrößenverteilungen (Kornfraktion) in % in Abhängigkeit vom Korndurchmesser auf einer logarithmischen x-Achse dargestellt. Je steiler die Linie verläuft, desto besser ist das Sediment sortiert (enggestuftes Material).

Das 1. Diagramm zeigt typische Kurvenverläufe für 5 verschiedene Sedimente. Für Verwitterungslehm ist die Streuung von „sehr fein“ bis in den Bereich von Kies an Größten. Unterhalb von 0,06 mm wird die Kornfraktion durch eine Schlämmanalyse ermittelt.

  • Ton
  • Löss
  • Feinsand
  • Mittelsand
  • Kiessand
  • Verwitterungslehm

Die Körnungslinie für weitere Sedimente im 2. Diagramm:

  • sandiger Ton
  • toniger Schluff
  • Lehm
  • Schluff
  • Geschiebelehm
  • Sand
  • sandiger Kies
  • Kies

Diagrammauswertung

Die Form einer Sieblinie kann numerisch durch die Unförmigkeitszahl CU und die Krümmungszahl CC ausgedrückt werden. „Breite“ Sieblinienkurven mit geringem Anstieg (CU > 6, CC zwischen 1 und 3) zeigen, dass die Probe ein relativ breites Korngrößenspektrum hat, das heißt, sie enthält viele verschiedene Kornfraktionen und diese in annähernd gleichen Anteilen (z.B. Verwitterungslehm, Geschiebelehm).

Unförmigkeits- und Krümmungszahl einer Probe sind zudem Kenngrößen für die Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit (Permeabilität) des Bodens oder Gesteins, dem die Probe entstammt. Die Steigung der Körnungslinie gibt die Gleichförmigkeit bzw. Ungleichförmigkeit eines Bodens an und erteilt Auskunft über die Verdichtbarkeit nicht bindiger bis schwach bindiger Böden. Der zahlenmäßige Ausdruck dafür ist die Ungleichförmigkeitszahl U = d60/d10.

Für die Permeabilität gilt aber schon der sogenannte wirksame Korndurchmesser d10, jene Korngröße, bei der die Siebkurve die 10-Prozent-Marke schneidet, als guter Indikator.

Formeln zur Bestimmung des kf-Wertes

z. B. nach Hazen oder Beyer, sowie für die der Filterregel nach Terzaghi.