Das Aufblähen von Sand – Ursache, Tests und Bedeutung

Das Aufblähen von feinen Gesteinskörnungen oder Sand ist das Phänomen der Zunahme des Sandvolumens aufgrund der Erhöhung des Feuchtigkeitsgehalts. Vor der Verwendung feiner Gesteinskörnungen im Bauwesen muss ein Auflockerungstest durchgeführt werden.

Dieser Artikel beschreibt das Verfahren und die Bedeutung der Bestimmung der Auflockerung feiner Gesteinskörnungen.

Ursachen für die Auflockerung von Sand

Der Feuchtigkeitsgehalt im Sand bildet dünne Schichten um die Sandpartikel. Dadurch übt jedes Teilchen Druck aus. Dadurch bewegen sie sich voneinander weg und vergrößern ihr Volumen. Das Aufblähen der Gesteinskörner hängt von zwei Faktoren ab:

1. Feinheit der Gesteinskörner
2. Prozentualer Feuchtigkeitsgehalt

Wie in Abbildung 1 unten dargestellt, nimmt das Aufblähen des Sandes mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt zu. Dies geschieht bis zu einer Grenze, über die hinaus jede Feuchtigkeitszugabe das Volumen verringert.

Eine vollständig gesättigte feine Gesteinskörnung zeigt keine Auflockerung. Der Grad der Auflockerung ist umgekehrt proportional zur Größe der Gesteinskörnung. Daher blähen sich feine Gesteinskörnungen im Vergleich zu groben Gesteinskörnungen stärker auf.

Bestimmung der Aufblähung von Sand

Das Gerät und das Verfahren zur Bestimmung der prozentualen Aufblähung von feinen Gesteinskörnungen werden im Folgenden beschrieben.

Laborversuch zur Bestimmung der Auflockerung von Sand

Gerät

1. 250ml Messzylinder
2. Waage
3. Feinkörniger Zuschlag

Verfahren

1. Für 24 ± 0,5 Stunden werden 500 Gramm feiner Zuschlag bei einer Temperatur von 100 bis 110 Grad Celsius getrocknet. Dieses Gewicht wird gemessen als W1
2. Der abgekühlte Sand wird in einen luftdichten Behälter gegeben. Dieses Gewicht wird als W2 gemessen.
3. Der Wassergehalt der Probe wird wie folgt berechnet

Wc = (W1-W2)x 100/W1 Gleichung.1

1. In einer Schale werden 250 g Sand entnommen
2. Dazu werden 2 Gew.-% Wasser hinzugefügt. Das Ganze wird gut gemischt
3. Das Gemisch wird in einen 250ml-Zylinder gegossen. Dieser wird durch Schütteln verfestigt
4. Die Oberfläche wird geglättet. Das Ergebnis wird als Y1 gemessen.
5. Der Test wird für die restliche Sandmenge mit jeweils 2 Gewichtsprozent Wasser wiederholt. Die Ablesung erfolgt als Y2, Y3…..etc, bis eine Abnahme des Volumens zu beobachten ist.
6. Nach diesem Niveau werden 4 % Wasser hinzugefügt und der Test wird fortgesetzt, bis die Probe vollständig gesättigt ist.
7. Zur Standardprobe im Messzylinder werden etwa 50 ml Wassererz hinzugefügt und die Probe gut umgerührt.
8. (xi) Notiere die Höhe des überschwemmten Sandes (Y ml).

Berechnungen

Prozentuale Auflockerung des Sandes = (Y1-Y)x100/Y

Ergebnisse

Ein Diagramm wird mit dem prozentualen Wassergehalt auf der X-Achse und der prozentualen Auflockerung auf der Y-Achse aufgezeichnet. Aus dem Diagramm ergeben sich die folgenden Ergebnisse:

1. % der aufgetretenen Aufblähung =
2. % des Wassergehalts bei maximaler Aufblähung=
3. % des Wassergehalts, wenn die Aufblähung gleich Null ist=
4. % der Aufblähung für den Anfangswassergehalt (W) der Probe =

Feldversuch zur Aufblähung von Sand

Feldversuch Der Test bestimmt die notwendige Einstellung für die Auflockerung der feinen Gesteinskörnung

Gerät

1. 250ml Messzylinder
2. Feine Gesteinskörnung

Vorgehensweise

1. Sand in 250ml Messzylinder bis zur 200ml Marke einfüllen.
2. Fülle den Zylinder mit Wasser und rühre gut um (es sollte so viel Wasser eingefüllt werden, dass der Sand vollständig untergetaucht ist und man sieht, dass die Sandoberfläche jetzt unter dem ursprünglichen Niveau liegt)
3. Messe an der Sandoberfläche ab (Y ml)

Berechnungen

Prozentualer Auflockerungsgrad des Sandes = x100

Ergebnis

Prozentualer Auflockerungsgrad der Feldprobe=

Bedeutung der Bestimmung des prozentualen Auflockerungsgrades

Die feine Gesteinskörnung zeigt aufgrund der Auflockerung ein unrealistisches Volumen. Bei der Dosierung von Beton ist das Problem der Auflockerung des Sandes ein Problem. Wenn die Auswirkung der Auflockerung nicht richtig untersucht wird, enthält der Beton eine unzureichende Menge an Sand, was zu einer rauen Mischung führt. Die Auflockerung des Sandes beeinträchtigt die Ergiebigkeit des Betons bei einem bestimmten Zementgehalt.