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Bezugsgröße für den Verdichtungsgrad von Schichten ohne Bindemittel

In Deutschland wird die Referenzdichte für den Verdichtungsgrad von Baustoffgemischen für Schichten ohne Bindemittel bislang mit dem Proctorversuch ermittelt. Andere europäische Länder wenden zu diesem Zweck unterschiedliche Verfahren an. Die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) untersuchte diese Laborverdichtungsverfahren auf ihre Praxistauglichkeit. In umfassenden Laborstudien erwies sich das Vibrationshammerverfahren als geeignete Alternative zum bisherigen Verfahren.

Das Foto zeigt einen Vibrationshammer im LaborVibrationshammer im Labor (Bild: FEhS-Institut für Baustoff-Forschung e.V., Duisburg)

Aufgabenstellung

Zur Bestimmung der Referenzdichte für den Verdichtungsgrad von Baustoffgemischen für Schichten ohne Bindemittel wird in Deutschland der Proctorversuch im Labor verwendet. Da auf europäischer Ebene weitere Laborverdichtungsverfahren genormt sind, sollte überprüft werden, inwieweit diese die Verdichtungspraxis auf der Baustelle realitätsnäher abbilden. Im Auftrag der BASt führte das FEhS-Institut für Baustoff-Forschung e.V., Duisburg, in Zusammenarbeit mit dem JKM-Institut für Kalk- und Mörtelforschung e.V. Köln, eine vergleichende Bewertung europäischer Verdichtungsverfahren durch. Die Ergebnisse sollten zudem zu einer Grundlage zur Anpassung des Regelwerkes für Tragschichten ohne Bindemittel im Straßenoberbau führen.

Untersuchungsmethode

Im ersten Arbeitspaket wurden an zwei Baustoffgemischen die Verdichtungsverfahren Proctor, Vibrationshammer sowie Vibrationstisch angewendet. Eine Bewertung erfolgte hinsichtlich der Praxisnähe, Wirtschaftlichkeit, Handhabung und Reproduzierbarkeit. Ziel war die Auswahl eines Verdichtungsverfahrens, das innerhalb des zweiten Arbeitspaketes durch eine umfassende Materialanzahl vergleichend zum Proctorverfahren untersucht werden sollte. Um ein einheitliches Vorgehen bei der Versuchsdurchführung zu gewährleisten und mögliche Fehlerquellen zu eliminieren, wurden die Untersuchungen parallel in zwei unterschiedlichen Laboratorien durchgeführt.

Im zweiten Arbeitspaket wurde das Protorverfahren mit dem Vibrationshammerverfahren verglichen. Die Untersuchung erstreckte sich auf zwölf verschiedene, praxisgerechte Baustoffgemische. Sämtliche in den Technischen Lieferbedingungen für Gesteinskörnungen im Straßenbau (TL Gestein-StB) angegebenen Gesteinsgruppen wurden dabei berücksichtigt. An den Baustoffgemischen wurden umfassende vergleichende Verdichtungsversuche an trockenen und feuchten Proben durchgeführt.

Ergebnisse

Die Eingangscharakterisierung aller verwendeten Baustoffgemische erfolgte durch die Bestimmung von Trockenrohdichte, Wasseraufnahme, Kornform, Widerstand gegen Zertrümmerung und der Sieblinie. Die erzielten Resultate entsprachen den Vorgaben durch die TL Gestein-StB. Anhand der Ergebnisse des ersten Arbeitspaketes konnte das Verdichtungsverfahren mittels Vibrationshammer als das Verfahren identifiziert werden, das im weiteren Verlauf des Forschungsprojektes mit dem Proctorverfahren verglichen werden sollte. Aus den Messdaten der Verdichtungsversuche konnte zudem eine Arbeitshypothese formuliert werden, die eine Verdichtungsprüfung mit einem festgelegten Wassergehalt von drei Prozent vorsieht. Die gesamten Versuche des umfassenden zweiten Arbeitspaketes bestätigten das Ergebnisbild des ersten Arbeitspaketes. Die Verdichtung mit dem Vibrationshammer ergab auch hier gleichwertige Ergebnisse wie beim Proctorverfahren. Dies gilt sowohl für mit optimalem Wassergehalt als auch für trocken verdichtete Proben. Vorteile des Vibrationshammerverfahrens zeigten sich in der besseren Handhabung, der einfacheren und schnelleren Durchführung der Prüfung und in den geringeren Investitionskosten für das Prüfgerät. Zudem entspricht die Vibrationsverdichtung des Vibrationshammers den auf den Baustellen eingesetzten Verdichtungsverfahren.

Folgerungen

Mit der umfassenden Laborstudie konnte gezeigt werden, dass das Vibrationshammerverfahren ein adäquates Verfahren zum bisher angewendeten Proctorverfahren ist. Die Bezugsgröße für den Verdichtungsgrad von Schichten ohne Bindemittel kann entsprechend bestimmt werden. Eine Bestimmung der Trockendichte mit dem Vibrationshammerverfahren bietet sich sowohl für Baustoffgemische im trockenen Zustand als auch für Gemische mit einem festgelegten Wassergehalt an.

Determination of laboratory reference density for unbound granular base layers

In Germany, the proctor compaction test is used to determine the reference density for the density of construction material mixtures for unbound base layers. Other European countries use a variety of different procedures for this purpose. The Federal Highway Research Institute (BASt) studied these laboratory compaction procedures with respect to their practicability. Comprehensive laboratory tests have shown the vibration hammer procedure to be a suitable alternative to the existing procedure. It was also possible to establish that the vibration hammer procedure was as satisfactory as the proctor compaction test which had been in use previously. The reference parameter for the density of unbound granular base layers can be determined according to requirements. The vibration hammer procedure can be used for determining the dry density of material mixtures in a dry state or for mixtures with a defined water content.

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Zusatzinformationen

Forschung kompakt 12/16
Bericht
Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Heft S 95, 2016

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