DIN 18129-2011 Soil investigation and testing - Determination of lime content《土壤 调查和试验 石灰含量的测定》.pdf

1、Juli 2011DEUTSCHE NORM Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DINPreisgruppe 8DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 93.020!$s.g“1801168www.din.deDDIN 18129Baugrund,

2、Untersuchung von Bodenproben KalkgehaltsbestimmungSoil, investigation and testing Determination of lime contentSol, reconnaissance et essai Dtermination de la teneur en chauxAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 18129:1996-11www.beuth.deGesamtumfang 11 SeitenDIN

3、18129:2011-07 Inhalt Seite Vorwort . 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen. 4 3 Begriffe 4 4 Bezeichnung 4 5 Versuchsgrundlagen 5 6 Probe 5 7 Gerte. 5 7.1 CO2-Gasometer. 5 7.2 Weitere Gerte. 7 8 Durchfhrung 7 8.1 Probenvorbereitung 7 8.2 Gesamtkarbonatgehalt. 7 8.3 Nherungsweise Bestimmun

4、g des Kalzit- und Dolomitanteils 8 9 Auswertung . 8 10 Angabe der Ergebnisse 9 Anhang A (informativ) Anwendungsbeispiele. 10 2 DIN 18129:2011-07 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss Bauwesen NA 005-05-03 AA Baugrund; Laborversuche“ im Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DIN Deutsches

5、 Institut fr Normung e. V. erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. nderungen Gegenber DIN 18129:1996-11

6、wurden folgende nderungen vorgenommen: a) der Abschnitt Begriffe“ wurde eingefhrt; b) die Norm wurde redaktionell berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN 18129: 1990-11, 1996-11 DIN 18129:2011-07 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr die quantitative Bestimmung des Kalkgehalts im Labor bei fein- und gemis

7、chtkrnigen Bden. Der Versuch wird im Erd- und Grundbau angewendet. Er dient der Beurteilung bodenmechanischer Eigenschaften fein- und gemischtkrniger Bden, insbesondere im Hinblick auf diagenetische Stabilisierungs-vorgnge und Aggregatbildungen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokum

8、ente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 12880, Elektrische Laborgerte Wrme- und Brutschrnk

9、e DIN 18121-1, Untersuchung von Bodenproben Wassergehalt Teil 1: Bestimmung durch Ofentrocknung DIN 18196, Erd- und Grundbau Bodenklassifikation fr bautechnische Zwecke DIN EN ISO 14688-1, Geotechnische Erkundung und Untersuchung Benennung, Beschreibung und Klassifizierung von Boden Teil 1: Benennun

10、g und Beschreibung 3 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gilt der folgende Begriff. 3.1 Kalkgehalt VCaMassenanteil an Gesamtkarbonaten mCa, bezogen auf die Trockenmasse mddes Bodens, der durch gasometrische Kohlendioxidbestimmung ermittelt wird dCaCammV = (1) Dabei ist Cam der Massenanteil an

11、 Gesamtkarbonaten, in g; dm die Trockenmasse, in g. ANMERKUNG Im Boden sind Karbonate berwiegend als Kalzit (CaCO3) oder als Dolomit (CaMg (CO3)2) oder als Mischung beider Mineralien vorhanden. 4 Bezeichnung Bezeichnung des Versuchs zur gasometrischen (G) Bestimmung des Kalkgehalts von Bden: Versuch

12、 DIN 18129 G 4 DIN 18129:2011-07 5 Versuchsgrundlagen Bei der Surebehandlung von Karbonatmineralien wird Kohlendioxid (CO2) gasfrmig frei, wobei das Kation (die Kationen) in ein wasserlsliches Salz berfhrt wird (werden): CaCO3+ 2 HCl = CaCl2+ H2O + CO2(2) Der Karbonatanteil (Kalkgehalt) des Bodens w

13、ird durch eine gasometrische CO2-Bestimmung ermittelt. ANMERKUNG 1 Es wird der Anteil an Gesamtkarbonaten erfasst. Dieser ist fr bautechnische Zwecke ausreichend. Interessieren im Einzelfall die einzelnen vorhandenen Karbonatmineralien, knnen diese ber das in 8.3 beschriebene Verfahren abgeschtzt we

14、rden. ANMERKUNG 2 In der Berechnung des Massenanteils an Gesamtkarbonaten wird das Volumen des Kohlendioxid-gases auf die molare Masse des Kalzits umgerechnet. Der Unterschied zu den molaren Massen der brigen Karbonat-mineralien wird vernachlssigt. Der dadurch entstehende Fehler ist im Rahmen dieser

15、 Untersuchung vernachlssigbar klein. 6 Probe Von dem zu untersuchenden Boden werden etwa 20 g ohne Krner ber 2 mm Korndurchmesser entnommen und im Wrmeschrank nach DIN 18121-1 getrocknet. 7 Gerte 7.1 CO2-Gasometer Fr die Volumenbestimmung des CO2-Gases wird ein Gasometer benutzt (siehe Bild 1). Es b

16、esteht in seinem wesentlichen Teil aus zwei U-frmig verbundenen Glaszylindern, dem Messzylinder (Pos. Nr. 6) und dem offenen Zylinder (Pos. Nr. 1). Auf oder neben dem Messzylinder ist eine Messskala (Pos. Nr. 5) angebracht, an der in Hhe des Wasserspiegels das Gasvolumen VGabgelesen werden kann. Aue

17、rdem gehren zu dem Gert eine Vorratsflasche fr Wasser (Pos. Nr. 12), ein Gasentwicklungsgef (Pos. Nr. 10) und ein Aufnah-megef (Pos. Nr. 11) fr das CO2-Gas. Das Gasentwicklungsgef (Pos. Nr. 10) besteht aus einer mit einem Gummistopfen zu verschlieenden Weithalsflasche mit etwa 500 ml Inhalt. In die

18、Flasche wird ein Reagenzglas (Pos. Nr. 8) gestellt. Das Aufnahmegef (Pos. Nr. 11) mit einer Gummiblase (Pos. Nr. 7) verhindert den direkten Kontakt des CO2-Gases mit dem Wasser im Messzylinder (Pos. Nr. 6), da sonst das CO2-Gas im Wasser gelst wrde und die Absorption im Allgemeinen mit einer Volumen

19、vergrerung des sorbierenden Wassers verbunden ist. Die quivalente Luftmenge wird aus dem Aufnahmegef (Pos. Nr. 11) verdrngt, ohne dass es zu einem direkten Kontakt zwischen dem Kohlendioxidgas und dem Wasser im Messzylinder (Pos. Nr. 6) kommt. 5 DIN 18129:2011-07 Legende 1 offener Zylinder 2 Wassers

20、piegel bei Versuchsende 3 Wasserspiegel bei Versuchsbeginn 4 atmosphrischer Druck 5 Messskala 6 Messzylinder 7 Gummiblase 8 Reagenzglas mit Salzsure 9 Bodenprobe 10 Gasentwicklungsgef 11 Aufnahmegef 12 Vorratsflasche 13 Pumpe (Gummiball) 14, 15, 16 Absperrhhne Bild 1 Gasometer, schematische Versuchs

21、anordnung 6 DIN 18129:2011-07 7.2 Weitere Gerte Prfsieb, Maschenweite 0,06 mm; Waage, Fehlergrenze 0,003 g; Wrmeschrank mit Nenntemperatur bis 250 C nach DIN 12880; Thermometer; Barometer; Mrser und Pistill; Trichter; Pipette; Zange. 8 Durchfhrung 8.1 Probenvorbereitung Die getrocknete Probe wird im

22、 Mrser pulverfein zerrieben, erneut getrocknet (siehe Abschnitt 6) und anschlieend im Exsikkator auf Raumtemperatur abgekhlt. Von der trockenen, pulverisierten Probe wird die fr den Versuch bestimmte Masse entnommen und gewogen. Es werden je nach Kalkgehalt des Bodens 0,3 g bis 5 g fein zerkleinerte

23、s ( 0,06 mm) Bodenpulver bentigt (siehe Tabelle 1). ANMERKUNG Zur Abschtzung des Kalkgehalts wird das Betropfen mit Salzsure nach DIN EN ISO 14688-1 empfohlen. Tabelle 1 Bentigte Trockenmasse der Probe des Bodenpulvers Trockenmasse der Probe Aufbrausen beim Betropfen mit Salzsure g kein 4,0 bis 5,0

24、schwaches, nicht anhaltendes 2,0 bis 4,0 deutliches, nicht anhaltendes 0,7 bis 2,0 starkes, anhaltendes 0,3 bis 0,7 8.2 Gesamtkarbonatgehalt 8.2.1 Die beiden Glaszylinder (Pos. Nr. 1) und (Pos. Nr. 6) werden mithilfe der Pumpe (Pos. Nr. 13) aus der Vorratsflasche (Pos. Nr. 12) bis zur Nullmarke des

25、Messzylinders mit Wasser gefllt. 8.2.2 Die abgewogene Bodenprobe wird mithilfe eines Trichters vorsichtig in das Gasentwicklungsgef (Pos. Nr. 10) gefllt. 7 DIN 18129:2011-07 8.2.3 In das Reagenzglas (Pos. Nr. 8) werden etwa 10 ml Salzsure mit einer Stoffmengenkonzentration c(HCl) von 2 mol/l eingefl

26、lt. ANMERKUNG Diese Stoffmengenkonzentration wird z. B. erhalten, wenn drei Teilen destillierten Wassers ein Teil 25%ige Salzsure zugegeben wird. Das Reagenzglas (Pos. Nr. 8) wird in das Gasentwicklungsgef (Pos. Nr. 10) eingestellt und dieses ber das Aufnahmegef (Pos. Nr. 11) an den Messzylinder (Po

27、s. Nr. 6) angeschlossen. Beim Aufdrcken des Gummistopfens auf das Gasentwicklungsgef kann sich der Wasserspiegel in den Glaszylindern (Pos. Nr. 1) und (Pos. Nr. 6) verndern. In diesem Fall ist der Druckausgleich durch kurzes ffnen des Absperrhahnes (Pos. Nr. 16) wiederherzustellen. 8.2.4 Das Gasentw

28、icklungsgef (Pos. Nr. 10) wird so gekippt, dass die Salzsure aus dem Reagenzglas in das Gef luft und mit der Bodenprobe unter CO2-Entwicklung reagiert. Das entstehende Gas verschiebt die Wassersule aus dem Messzylinder (Pos. Nr. 6) in Richtung des offenen Zylinders (Pos. Nr. 1). 8.2.5 Um ein berlauf

29、en zu verhindern, wird aus dem Zylinder (Pos. Nr. 1) durch ffnen des Absperrhahnes (Pos. Nr. 15) Wasser in die Vorratsflasche (Pos. Nr. 12) abgelassen. Der Wasserspiegel im Messzylinder (Pos. Nr. 6) muss jedoch whrend der Gasentwicklung niedriger als im offenen Zylinder (Pos. Nr. 1) bleiben. 8.2.6 D

30、as Gasentwicklungsgef ist von Zeit zu Zeit vorsichtig zu schtteln, wobei die Flasche mit der Zange anzufassen ist. 8.2.7 Die Temperatur des Gerts darf sich whrend der Versuchsdurchfhrung nicht ndern. Die Dauer der Gasentwicklung hngt von der Art der vorhandenen Karbonatmineralien ab (siehe 8.3). Im

31、Allgemeinen ist die Gasentwicklung nach wenigen Minuten, hchstens nach 30 min beendet. Die Wasserspiegeldifferenz zwischen den beiden Zylindern wird schlielich durch Ablassen von Wasser aus dem Zylinder (Pos. Nr. 1) ausgeglichen. An der Messskala (Pos. Nr. 5) wird in Hhe des Wasserspiegels das Gasvo

32、lumen VGabgele-sen. Auerdem werden die Raumtemperatur T und der absolute Luftdruck pabs an der Versuchsstelle gemes-sen. 8.3 Nherungsweise Bestimmung des Kalzit- und Dolomitanteils Zur nherungsweisen Bestimmung des Kalzit- und Dolomitanteils am Gesamtkarbonatgehalt ist vor der nach 8.2.7 beschrieben

33、en Endablesung eine Zwischenablesung erforderlich. Bei dieser Ablesung muss die Was-serspiegeldifferenz ausgeglichen sein. An der Messskala wird in Hhe des Wasserspiegels das Gasvolumen VGzum Zeitpunkt t = 30 s abgelesen. Die Temperatur T und der absolute Luftdruck pabs werden gemessen. ANMERKUNG Da

34、s Verfahren beruht darauf, dass Dolomit wesentlich langsamer als Kalzit von HCl zersetzt wird. Nach 30 s Sureeinwirkung ist zwar aller Kalzit aufgelst, jedoch nur ein geringer Anteil des Dolomits (etwa 2 % bis 3 %). 9 Auswertung Die Masse des vorhandenen Karbonatanteils mCaergibt sich aus der Gleich

35、ung mCa= V0 a M (3)Dabei ist V0das Volumen des CO2-Gases bei pn= 1 000 hPa und bei Tn= 0 C (Normzustand) ()+=TpVpVnGsab0273in cm3(4) 8 DIN 18129:2011-07 Dabei ist pabsder absolute Luftdruck an der Versuchsstelle, in hPa; VGdas abgelesene Gasvolumen, in cm3; T die Temperatur des Versuchs, in C; der A

36、usdehnungskoeffizient fr CO2, in K1mit 1K4,2681= ; adie Dichte des CO2-Gases bei pn= 1 000 hPa und bei Tn= 0 C (Normzustand) a= 0,001 977 g/cm3; M die Verhltniszahl der molaren Massen von CaCO3und CO2M = 2,274. Der Kalkgehalt ergibt sich nach Gleichung (1). Ist der Versuch nach 8.3 zur nherungsweise

37、n Bestimmung der Karbonatmineralien durchgefhrt worden, wird mit den Gleichungen (3) und (4) aus der Ablesung VGnach 30 s der Kalzitanteil VCaberechnet und aus der Endablesung VGder Gesamtkarbonatanteil VCa. Die Differenz beider Werte VCaund VCaergibt den Anteil der Ablesung fr Dolomit VCa. 10 Angab

38、e der Ergebnisse Als Ergebnisse werden mitgeteilt: a) Kalkgehalt VCa; b) Kalzitanteil VCaund Dolomitanteil VCa(falls bestimmt); c) Normbezeichnung; d) Bodenart nach DIN EN ISO 14688-1; e) Bodengruppe nach DIN 18196; f) Grtkorn des Bodens; g) Grtkorn der Untersuchungsprobe fr die Kalkgehaltsbestimmun

39、g. 9 DIN 18129:2011-07 Anhang A (informativ) Anwendungsbeispiele A.1 BEISPIEL 1 Ton, ausgeprgt plastisch, schwarz Trockenmasse der Probe: md= 2,000 g Temperatur: T = 20,0 C absoluter Luftdruck: pabs= 996 hPa Gasentwicklung nach 2 min beendet Ablesung: VG= 29,5 cm3Volumen des CO2Gases im Normzustand:

40、 ()30cm92,260,2027300014,2685,29996=+=V Masse des Karbonatanteils: mCa= 26,915 0,001 977 2,274 = 0,121 g Kalkgehalt: 061,00,2121,0Ca=V Ergebnisse: Kalkgehalt: VCa= 0,061 Normbezeichnung: Versuch DIN 18129 G Bodenart nach DIN EN ISO 14688-1: Ton Bodengruppe nach DIN 18196: TA Grtkorn des Bodens: 0,08

41、 mm Grtkorn der untersuchten Probe: 0,06 mm A.2 BEISPIEL 2 Tonmergel Trockenmasse der Probe: md= 0,75 g Temperatur: T = 21,9 C 10 DIN 18129:2011-07 11 absoluter Luftdruck: pabs= 1025 hPa Gasentwicklung nach 25 min beendet Ablesung nach 30 s: VG= 42,0 cm3Ablesung bei Versuchsende: VG= 82,3 cm3Volumen

42、 des Gases im Normzustand: ()30cm78,769,2127300014,2683,820251=+=V Masse des Karbonatanteils: mCa= 76,78 0,001 977 2,274 = 0,345 g Kalkgehalt: 460,075,0345,0Ca=V Kalzit- und Dolomitanteil Volumen des CO2-Gases (30-s-Ablesung) im Normzustand: ()30cm18,399,2127300014,2680,420251=+=V Masse des Kalzitan

43、teils: mCa= 39,18 0,001 977 2,274 = 0,176 g Kalzitanteil: 235,075,0176,0Ca=V Dolomitanteil: VCa= VCa VCa= 0,460 0,235 = 0,225 Ergebnisse: Kalkgehalt: VCa= 0,460 Kalzitanteil: VCa= 0,235 Dolomitanteil: VCa= 0,225 Normbezeichnung: Versuch DIN 18129 G Bodenart nach DIN EN ISO 14688-1: Ton Bodengruppe nach DIN 18196: TM Grtkorn des Bodens: 1,0 mm Grtkorn der untersuchten Probe: 0,06 mm