⛰️ Schüttdichte von Gesteinskörnung
Bestimmung der losen Schüttdichte und Hohlräume (Porosität) natürlicher und künstlicher Gesteinskörnungen mit Korngröße bis 63 mm.
Übersicht
Die Schüttdichte von Gesteinskörnung ist die Masse der Gesteinskörnung pro Volumeneinheit, einschließlich sowohl Kornvolumen (mit inneren Poren) als auch Zwischenkornräumen (Hohlräume). Es ist ein Parameter, der für die Umrechnung von Gesteinskörnungsmasse in Volumen und umgekehrt erforderlich ist — grundlegend für die Dosierung von Betonkomponenten, Planung von Asphalt-Mineralmischungen, Lieferabrechnungen und Qualitätskontrolle.
Norm PN-EN 1097-3 beschreibt eine einfache gravimetrische Methode — Füllen eines Zylinders mit bekanntem Volumen mit Gesteinskörnung im losen Zustand (ohne Verdichtung), Wiegen und Berechnung der Dichte. Die Methode wird für natürliche und künstliche Gesteinskörnungen mit maximaler Korngröße bis 63 mm verwendet.
Die Schüttdichte hängt ab von: scheinbarer Korndichte, Kornform und Oberflächentextur (kantige Körner geben geringere Schüttdichte), Korngrößenverteilung (einfraktionale Gesteinskörnungen haben geringere Dichte als kontinuierliche), Feuchtigkeitsgehalt und Verdichtungsgrad. Typische Werte: Sand 1 400–1 700 kg/m³, Kies 1 500–1 800 kg/m³, Basaltschotter 1 300–1 500 kg/m³, Blähton 300–600 kg/m³.
Basierend auf Schüttdichte werden Hohlräume (Porosität) bestimmt — prozentualer Anteil der Zwischenkornräume, wichtig für die Bewertung der Verdichtbarkeit von Mischungen und Drainagen. Hohlräume werden berechnet: v = (1 − ρ_b/ρ_a) × 100%, wobei ρ_b — Schüttdichte, ρ_a — Korndichte.
Prinzip der Methode
Metallzylinder mit bekanntem Volumen V (mit Wasser kalibriert) wird mit trockener Gesteinskörnung gefüllt — sie wird von Kelle aus Höhe max. 50 mm über Zylinderrand geschüttet, Segregation vermeiden. Nicht verdichten oder schütteln. Überschüssige Gesteinskörnung mit Stahllineal abstreifen. Zylinder mit Gesteinskörnung wiegen (m₂), nach Abzug der Leerzylindermasse (m₁) wird Gesteinskörnungsmasse erhalten m = m₂ − m₁. Schüttdichte ρ_b = m / V [kg/m³ oder Mg/m³].
Anwendungen
- Betonmischplanung (volumetrische Methode — Masse-Volumen-Umrechnung)
- Abrechnung von Gesteinskörnungslieferungen (Tonnen → m³ Umrechner)
- Auswahl von Asphalt-Mineralmischungsverhältnissen
- Gesteinskörnungsqualitätsbewertung in Steinbrüchen und Kiesgruben
- Berechnung von Gesteinskörnungshohlräumen (Porosität) für Drainagen
- Kontrolle der Gesteinskörnungspartie-Homogenität
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Korngrößenbereich | Bis 63 mm (grobe und feine Fraktionen) |
| Gesteinskörnungszustand | Trocken, lose (ohne Verdichtung) |
| Zylindervolumen (min.) | 1 L (Fraktion 0/4), 5 L (4/31,5), 10–20 L (>31,5 mm) |
| Typische Werte Sand | 1 400–1 700 kg/m³ |
| Typische Werte Kies/Splitt | 1 300–1 800 kg/m³ |
| Wiederholbarkeit | ±20–50 kg/m³ |
Norm
- Normnummer
- PN-EN 1097-3:2000
- Titel (PL)
- Badania mechanicznych i fizycznych właściwości kruszyw — Część 3: Oznaczanie gęstości nasypowej i jamistości
- Title (EN)
- Tests for mechanical and physical properties of aggregates — Part 3: Determination of loose bulk density and voids
Schritt-für-Schritt-Verfahren
1. Gesteinskörnungstrocknung
Gesteinskörnungsprobe in Trockner bei 110±5°C bis zur konstanten Masse trocknen (Massenänderung <0,1% in 1 h).
2. Zylindervolumen-Kalibrierung
Leeren Zylinder wiegen (m₁). Mit Wasser bis zum Rand füllen, mit Glasplatte abdecken. Wiegen (m₃). V = (m₃ − m₁) / ρ_Wasser.
3. Zylinderfüllung mit Gesteinskörnung
Gesteinskörnung mit Kelle aus Höhe ≤50 mm über Zylinderrand schütten. Mit leichtem Überschuss füllen. Nicht verdichten, nicht schütteln.
4. Oberflächenausgleich
Mit Stahlstab (Lineal) überschüssige Gesteinskörnung abstreifen, Stab über Zylinderrand rollen. Eventuelle Vertiefungen auffüllen.
5. Wiegen
Zylinder mit Gesteinskörnung wiegen (m₂). Wiegegenauigkeit: ±0,1% Gesteinskörnungsmasse.
6. Schüttdichteberechnung
ρ_b = (m₂ − m₁) / V [kg/m³]. Auf 10 kg/m³ runden.
7. Wiederholung
Mindestens 2 unabhängige Bestimmungen durchführen. Differenz ≤50 kg/m³. Ergebnis = arithmetisches Mittel.
8. Hohlraumberechnung (optional)
v = (1 − ρ_b / ρ_a) × 100%, wobei ρ_a = Korndichte (aus PN-EN 1097-6). Ergebnis in %.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Kalibrierter Stahlzylinder | Controls 55-C0215 (1 L, 5 L, 10 L, 20 L), Matest | 800–3 000 PLN |
| Technische Waage (Auflösung 1 g) | Kern FCB 30K1, Radwag WLC 30/A2, Kapazität 30 kg | 2 000–5 000 PLN |
| Stahllineal zum Abstreifen des Überschusses | Stahlstab ∅16 mm × 600 mm, gerade | 50–150 PLN |
| Labortrockner | Binder FD 115, Memmert UF110, 110±5°C | 5 000–15 000 PLN |
| Kelle / Schaufel | Stahl, zum Schütten von Gesteinskörnung aus geringer Höhe | 30–100 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Leitungswasser (Zylinderkalibrierung) | 7732-18-5 | Zur Bestimmung des Zylindervolumens mit Wiegemethode: V = m_Wasser / ρ_Wasser |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Schwere Proben und Zylinder (bis 30+ kg) — Hebeergonomie, Arbeitshandschuhe
- Gesteinskörnungsstaub beim Trocknen und Umschütten — P2-Maske, Belüftung
- Heißer Trockner (110°C) — hitzebeständige Handschuhe beim Entnehmen von Proben