🛣️ CBR-Tragfähigkeitsindex
Bestimmung des California Bearing Ratio (CBR) von Böden und Mineralgemischen. Grundlegender Parameter für Straßenbefestigungsplanung.
Übersicht
CBR (California Bearing Ratio) ist empirischer Bodentragfähigkeitsindex, ausgedrückt als Verhältnis der zur Eindringung eines Standardstempels in den geprüften Boden erforderlichen Kraft zur Kraft für gleiche Eindringung in Referenzmaterial (gebrochene Gesteinskörnung aus Kalifornien). Ergebnis in Prozent angegeben.
CBR ist hauptsächlicher geotechnischer Parameter für Straßenbefestigungsplanung — davon hängt Schichtdicke ab (Untergrund, Unterbau, Oberfläche). Typische Werte: bindige Böden 2–10%, Sande 10–30%, Kiese 30–80%, stabilisierte Gesteinskörnung 80–200%.
Katalog typischer Straßenbefestigungskonstruktionen (GDDKiA) erfordert Untergrund-CBR ≥25% (G1), ≥10% (G2), ≥5% (G3), <5% (G4 — erfordert Verstärkung).
Prinzip der Methode
Boden wird in Stahl-Proctor-Zylinder (ø150 mm) nach Proctor-Verfahren (Standard oder modifiziert) bei optimaler Feuchte verdichtet. Probekörper wird 96 h (4 Tage) in Wasser eingetaucht mit Auflast, die Fahrbahngewicht simuliert. Quellung wird gemessen.
Nach Durchnässung wird Probekörper in Presse gestellt und Stempel ø50 mm mit Geschwindigkeit 1,27 mm/min eingedrückt. Kraft bei Eindringung 2,5 mm und 5,0 mm wird aufgezeichnet.
CBR = (F / Fref) × 100%
Fref für 2,5 mm = 13,2 kN; für 5,0 mm = 20,0 kN. Höherer von zwei CBR-Werten wird angenommen.
Anwendungen
- Straßenbefestigungsplanung (GDDKiA-Befestigungskatalog)
- Untergrundklassifizierung (G1–G4)
- Unterbaubewertung aus Gesteinskörnungen und Mineralgemischen
- Baustellenverdichtungskontrolle (CBR in-situ)
- Bodenstabilisierung — Verstärkungseffektbewertung (Zement, Kalk)
- Flughafenbefestigungs- und Manöverflächenplanung
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Stempeldurchmesser | ø 50 mm (19,6 cm²) |
| Eindringgeschwindigkeit | 1,27 mm/min |
| Messeindringung | 2,5 mm und 5,0 mm |
| Referenzkraft 2,5 mm | 13,2 kN |
| Referenzkraft 5,0 mm | 20,0 kN |
| Durchnässungszeit | 96 h (4 Tage) in Wasser |
Norm
- Normnummer
- PN-EN 13286-47:2021
- Titel (PL)
- Mieszanki niezwiązane i związane hydraulicznie — Część 47: Metoda badania kalifornijskiego wskaźnika nośności (CBR), wskaźnika nośności bezpośredniej i pęcznienia liniowego
- Title (EN)
- Unbound and hydraulically bound mixtures — Part 47: Test method for the determination of California bearing ratio, immediate bearing index and linear swelling
Schritt-für-Schritt-Verfahren
1. Probekörpervorbereitung
Boden in CBR-Zylinder (ø150 mm) nach Proctor-Verfahren bei optimaler Feuchte verdichten. Mind. 3 Probekörper vorbereiten (25, 55, 25 Schläge pro Schicht).
2. Durchnässung
Zylinder in Wasserbecken stellen (Pegel ~25 mm über Probekörper). Auflast aufbringen. Quellungsmessuhr montieren. 96±2 h durchnässen.
3. Quellungsmessung
Quellung nach 96 h ablesen. Quellung = (Δh / h₀) × 100%. Zulässige Quellung: ≤2% für Unterbau.
4. Stempeleindringung
Zylinder in Presse stellen. Auflast aufbringen. Stempel ø50 mm mit Geschwindigkeit 1,27 mm/min eindrücken. Kraft alle 0,5 mm Eindringung bis 12,5 mm aufzeichnen.
5. CBR-Berechnungen
CBR₂.₅ = (F₂.₅ / 13,2) × 100%. CBR₅.₀ = (F₅.₀ / 20,0) × 100%. Höheren Wert annehmen. Wenn CBR₅.₀ > CBR₂.₅ — Test wiederholen.
6. Berichterstattung
CBR mit Genauigkeit auf 1% angeben. Kraft-Eindringungs-Diagramm erstellen. Untergrund klassifizieren: G1 (≥25%), G2 (10–25%), G3 (5–10%), G4 (<5%).
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| CBR-Set (Zylinder + Stempel + Auflast) | Controls 27-T0110, ELE International | 5.000–12.000 PLN |
| CBR-Presse | Controls Digimax, 50 kN, Geschwindigkeit 1,27 mm/min | 20.000–50.000 PLN |
| Proctor-Set | Zur Probekörperverdichtung | 3.000–8.000 PLN |
| Durchnässungsbecken | Mit Quellungsmessuhr | 2.000–5.000 PLN |
| Wegaufnehmer (LVDT) | Zur Eindringungsmessung mit Genauigkeit 0,01 mm | 3.000–8.000 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Leitungswasser | — | Zur Probekörperdurchnässung (96 h) |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Hydraulische Presse — Quetschgefahr, keine Hände unter Stempel einführen
- Schwere Zylinder — Hebeergonomie
- Wasser im Becken — nasser Boden, Rutschgefahr