Spezifische Verdichtungsenergie

Entformter Proctorkörper nach der Druckfestigkeitsprüfung (Material: dränfähiger, mineralischer, trassmodifizierter Bettungsmörtel).

Entformter Proctorkörper nach der Druckfestigkeitsprüfung (Material: dränfähiger, mineralischer Bettungsmörtel).

Die spezifische Verdichtungsenergie W (oder volumenbezogene Verdichtungsarbeit) ist eine gebräuchliche Angabe bei der Herstellung von Proctorkörpern (siehe Proctordichte). Sie wird in MNm/m³ angegeben.

Erläuterungen

Die Herstellung eines Proctorkörpers erfolgt unter genormten (DIN 18127 [2.93]) Bedingungen, die Arbeitsweise ist also vorgegeben und muss unbedingt eingehalten werden. Im Folgenden wird die spezifische Verdichtungsenergie bei der Herstellung eines Proctorkörpers abgeleitet und exemplarisch berechnet. Bei einfacher Proctordichte ρ_Pr erfolgen 25 Schläge je eingefüllter Schicht, bei 3 Schichten also 75 Schläge. Ausgegangen wird von einem Versuchszylinder mit Durchmesser d = 100 mm sowie einer Höhe h₁ = 120 mm. Die Masse des Fallgewichts des Verdichtungsgerätes beträgt G = 2,5 kg. Der Weg (freie Fall) des Gewichts beträgt h₂ = 30 cm.

Berechnung

$W_{\rho _{\Pr } } \approx (Schlaege) \cdot \left( {\frac{{G(kg) \cdot h_2 (m) \cdot 9,81(m/s^2 )}}{{V_{\dim } (m^3 )}}} \right) \cdot 10^{ - 6} \;[MNm/m^3 ]$

Bei der Herstellung eines Proctorkörpers ergibt sich also folgende spezifische Energie:

$W_{\rho _{\Pr } } \approx 75 \cdot \left( {\frac{{2,5 \cdot 0,3 \cdot 9,81}}{{\pi \cdot 0,05^2 \cdot 0,12}}} \right) \cdot 10^{ - 6} = 0,585 \approx \underline{\underline {0,6MNm/m^3 }}$

Dies kann man beliebig umrechnen. Will man zum Beispiel die volumenbezogene Verdichtungsarbeit während des Einbindens eines Pflastersteins in die Bettungsschicht berechnen (siehe Pflaster), kann folgendermaßen vorgegangen werden.

Getroffene Annahmen

• Bettungshöhe ist 5 cm (im verdichteten Zustand)
• Grundfläche des Pflastersteins ist 225 cm² (a/b = 15/15)
• 3 Schläge aus 22 cm Höhe mit einem 2,0 kg Hammer (die eigene Kraft - beim Schlagen - wird hier vernachlässigt, so als würde der Hammer fallen!).

$W \approx 3 \cdot \left( {\frac{{2,0 \cdot 0,22 \cdot 9,81}}{{0,05 \cdot 0,15^2 }}} \right) \cdot 10^{ - 6} \approx \underline{\underline {0,004MNm/m^3 }}$

Umrechnung

Exemplarisch soll hier die Umrechnung von MNm/m³ in ft-lbf/ft³ durchgeführt werden:

$\begin{array}{l} 0,6MNm/m^3 = 600.000Nm/m^3 \\ 1,356Nm \cong 1,0\;ft - lbf \\ \end{array}$
sowie
$1,0ft^3 \cong 0,02832m^3$

Berechnung

$W \approx \frac{{600.000 \cdot 0,02832}}{{1,356}} \approx \underline{\underline {12500ft - lbf/ft^3 }}$

0,6 MNm/m³ entspricht also ungefähr 12500 ft-lbf/ft³ (ft-lbf = "Foot-pound-force")

Weblinks

• ASTM International