Seite Klassifikation der Böden E.1 Lehrstuhl für Grundbau, Bodenmechanik, Felsmechanik und Tunnelbau

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1 Klassifikation der Böden E.1 Lehrstuhl für Grundbau, Bodenmechanik, Felsmechanik und Tunnelbau E Klassifikation von Boden und Fels E.1 Allgemeines zur Klassifikation Klassifizierungssysteme dienen der Ordnung und Organisation komplexer Strukturen, wobei sie zielgerichtet Ähnlichkeiten von Eigenschaften und Verhalten bei der Bildung von Klassen berücksichtigen. Um in der Bodenmechanik zu analytischen Aussagen über das mechanische Verhalten der vielen natürlichen Bodenarten zu kommen, fasst man sie zu Baugrund-Gruppen von jeweils mechanisch ähnlichem Verhalten zusammen. Die Klassifizierung kann auch unter anderen Gesichtspunkten vorgenommen werden. So gibt z.b. DIN (06/2006) eine Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke an. Weitere Klassifizierungen betreffen beispielsweise die Frostsicherheit, Lösbarkeit, Durchlässigkeit, Aggressivität oder Verwertbarkeit. Eine primäre Klassifizierung unterscheidet zwischen Festgestein (rock) und Lockergestein (soil), wobei in der Regel als einfaches Merkmal dient, ob eine Gesteinsprobe im Wasser zerfällt. Das Merkmal ist allerdings für lösliche Gesteinsarten - Salinargesteine - untauglich. E.2 Klassifizierung von Fels Abweichend von Böden, in denen die Vielzahl von Körnern in einem allenfalls statistisch erfassbaren Zusammenspiel betrachtet wird, wird im Fels ein festes Grundmaterial betrachtet, das einerseits durch seine Festigkeit und Härte zu beschreiben und zu klassifizieren ist, vor allem aber durch seine Trennflächen: Schichtflächen und Klüfte, sowie deren Abstände und Orientierung. Im Fels ist grundsätzlich zwischen dem Gestein (mit häufig hoher Festigkeit) und dem Gebirge zu unterscheiden, welches vom Verband und den Trennflächen geprägt ist und deshalb eine (meist deutlich) geringere Festigkeit als das Gestein aufweist. Entsprechend z.b. dem Merkblatt über Felsgruppenbeschreibungen für bautechnische Zwecke im Straßenbau, aber auch IAEG(1981), MATULA (1981), PRINZ (1991) und EICHLER (2000), werden bei Festgesteinen Klassifizierungen nach der Petrografie, der Gesteinsfestigkeit und -härte, der Kornbindung, dem Abstand der Haupttrennflächen, ihrer Neigung sowie der Verwitterung vorgenommen, die nachfolgend tabellarisch wiedergegeben sind. Kurzzeichen Bezeichnung Beispiel MA Magmatische Gesteine Granit, Basalt, Porphyr ME Metamorphe Gesteine Gneis, Glimmerschiefer SF feinkörnige Sedimentgesteine Tonschiefer, Tonstein, Schluffstein SG grobkörnige Sedimentgesteine Sandstein, Grauwacke, Konglomerate QU quarzitische Gesteine Quarzit, Kieselschiefer KA karbonatische Gesteine Kalkstein, Dolomitstein, Mergelgestein Tabelle E02.10: petrografisch - gewinnungstechnische Bezeichnungen Bezeichnung der Festigkeit nach IAEG-Empfehlung Gesteinsdruckfestigkeit (MN/m 2 ) Gering 1,5-15 Mäßig Fest sehr fest extrem fest > 230 Bezeichnung der Festigkeit Gesteinsdruckfestigkeit (MN/m 2 ) sehr mürb 0,6-1,25 mürb 1,25-5 mürb - hart 5-12,5 mäßig hart 12,5-50 hart sehr hart > 100 Tabelle E02. 20: Felsklassifikationen entsprechend der Gesteinsdruckfestigkeit Vo/Hy C:\Users\zg\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Outlook\GN1XBHH6\VorlG-E- Klassifikation.doc

2 Klassifikation der Böden E.2 Kornbindung / Festigkeit sehr gut gut mäßig schlecht bzw. fest mürbe bzw. milde entfestigt Geländeversuch mit Stahlnagel / Messer nicht ritzbar, Hammer federnd + klingend mit Stahlnagel / Messer schwer ritzbar, Hammer klingend mit Stahlnagel / Messer leicht ritzbar, mit Hammer leicht zu zerschlagen, klingend Abreiben von Gesteinsteilchen mit den Fingern leicht möglich bzw. mit dem Fingernagel ritzbar Kanten mit den Fingern abbrechbar Gestein mit den Fingern zerdrückbar Tabelle E02.30: Klassifikation der Kornbindung (DIN EN ISO , NA. 5) mittlerer Abstand (cm) Toleranz ± 20 % Bezeichnung der Klüftung Bezeichnung der Schieferung / Schichtung < 1 - blättrig 1 5 sehr stark dünnplattig klüftig 5 10 stark klüftig dickplattig 0 30 klüftig dünnbankig schwach klüftig dickbankig > 60 kompakt massig Winkelbereich ( ) Bezeichnung Toleranz ± söhlig flach geneigt steil Tabelle E02.40: Bezeichnungen zur Klassifizierung von Fels nach Haupttrennflächen und ihrer Neigung (ZTVE StB 94, Tab. 31 nach FGSV) Sedimentgesteine: Wind- und Wassersedimente älterer Erdperioden, wurden unter dem hohen Druck jüngerer Überlagerungen und in Verbindung mit chemischen Umbildungen der Minerale zu Gestein verfestigt (Diagenese). Dabei bleiben im Gefüge Trennflächen erhalten oder tektonisch bedingt entstehen weitere Trennflächen (z.b. Klüfte, siehe Bild D07.70), in denen bei späterer Druckabnahme - etwa infolge Erosion der Deckschichten - die Verwitterung z.b. durch Hydrolyse oder Oxydation ansetzt. Auch in magmatischen und metamorphen Gesteinen setzt physikalische und chemische Verwitterung an Trennflächen ein. Im Verlauf des fortschreitenden Verwitterungsprozesses zerfällt der zunächst feste Tonstein, Kalkstein, Schluffstein, Sandstein oder auch Granit (wieder) in ein zunehmend feinkörniges Lockergestein. Bei von der Verwitterung schnell und stark beeinflussbaren Gesteinen spricht man von veränderlich festen Gesteinen. Proben aus daraus entstehenden Verwitterungsböden lassen sich, wie die Veränderung der Korngrößenverteilung für einen Keupermergel in Bild E02.10 bei fortschreitender Entfestigung durch Verwitterung zeigt, deswegen nicht allein durch die Korngröße klassifizieren, sondern man muss auch den Verwitterungsgrad einbeziehen. Gewichtsanteil zunehmende Verwitterung Korngröße d [mm] Bild E02.10: Körnungslinien bei fortschreitender Verwitterung; die "Sandfraktion" bei geringerer Verwitterung besteht aus Tonsteinteilchen

3 Klassifikation der Böden E.3 Nach CHANDLER (1969) lassen sich für Tonsteine folgende Verwitterungszonen qualitativ unterscheiden (zur quantitativen Bestimmung s.a. MACK, 1981): Zone 1 - fester Tonstein, meist klüftig % Tongehalt; w = %; Zone 2 - angewitterter Tonstein mit voll ausgebildeten Kluftscharen, aber praktisch noch ohne Kluftfüllung. Kluft- Trennflächen dünn mit Schluff beschichtet. Erste Anzeichen chemischer Verwitterung. Ton- und Wassergehalt wie in Zone 1; Zone 3 - Tonmergel mit Ton und Schluff als Grundsubstanz, in die Kluftkörper als Brocken eingebettet sind. Mittelwert von w = %; in den Brocken deutlich weniger. Die Grobanteile bilden noch ein tragfähiges Korngerüst, solange die Brocken noch nicht durch mechanische Beanspruchung zerrieben werden; Zone 4 - vollständig ausgewitterter Tonmergel mit über 50 % Tonanteil, w über 30 %. Nur noch vereinzelte Grobbestandteile, die ohne gegenseitigen Kontakt im weichen Material eingebettet sind ("schwimmen"). Da die Verwitterung alle Arten von Gesteinen betrifft, existieren auch für Sandsteine, Kalksteine, Mergel, Sulfatgesteine etc. Klassifizierungen zur Verwitterung. (Häufig 5 oder 6 Klassen (V0 bis V5, W1 bis W5, Vs1 bis Vs6). Nach dem Merkblatt für die Felsgruppenbeschreibung werden vier Verwitterungsgrade unterschieden. Kurzzeichen Bezeichnung Merkmal Gestein VU unverwittert unverwittert, frisch, kein Verwitterungseinfluss erkennbar VA angewittert auf frischer Bruchfläche Verwitterung von einzelnen Mineralkörnern erkennbar (Lupe), beginnende Mineralumbildung und Verfärbung VE entfestigt durch Verwitterungsvorgänge gelockertes, jedoch noch im Verband befindliches Mineralgefüge, meist in Verbindung mit Mineralumbildung, insbesondere mit und an Trennflächen VZ zersetzt noch im Gesteinsverband befindliches, durch Mineralneubildung verändertes Gestein ohne Festgesteinseigenschaften (z. B. Umwandlung von Feldspäten zu Tonmineralen, von Tonschiefer zu Ton) Merkmal Gebirge keine verwitterungsbedingte Auflockerung an Trennflächen Teilweise Auflockerungen an Trennflächen vollständige Auflockerung an Trennflächen Kluftkörper ohne Festgesteinseigenschaften Tabelle E02.50: Verwitterungsgrad nach dem Merkblatt für die Felsgruppenbeschreibung Die Verwitterung von Graniten ist in SCHOLZ (2003) beschrieben. Er unterscheidet deutlich zwischen der Verwitterung im Gebirgsverband (Bild E02.30) und der im Korngefüge (Bild E02.20). Die Verwitterung im Gebirge dringt von den Kluftflächen ausgehend in den Kluftkörper vor. Dabei bilden sich in vielen Fällen Zonen unterschiedlicher Verwitterungsstufen aus, die er in Stufen Vs1 bis Vs6 unterteilt. Da sich die Verwitterungsprozesse an den Ecken und Kanten stärker als auf den Kluftflächen auswirken, runden sich die Kluftkörper häufig im Zuge der Verwitterung zu charakteristischen Wollsäcken. Endprodukt der Verwitterung von Graniten ist reiner Ton, z.b. Kaolin. Bild E02.20: Trockenrohdichte und Porenraum in Abhängigkeit von der Verwitterung, ermittelt an Tittlinger Granit. Auch bei Böden gibt es Verwitterungsprozesse, z.b. vom Löss (kalkhaltiger Schluff) zum Lösslehm (entkalkter schluffiger Ton). Typisch ist stets, dass mit der Verwitterung eine Abnahme der Korngröße und Dichte einhergeht. Trockenrohdichte [g/cm³] Trockenrohdichte Porenraum Porenraum [%] Verwitterungsstufe

4 Klassifikation der Böden E.4 a) a) b) c) b) a) b) c) d) c) d) e) f) c) d) Schematische Darstellung der Verwitterung von Kluftkörpern aus Granit Foto eines zoniert verwitterten Kluftkörpers aus Königshainer Granit Legende: a) frischer Granit (Vs1) b) angewitterter Granit (Vs2) c) Rostfront (Vs2 bis Vs4) d) Zone der Ausbleichung (Vs3 bis Vs5) e) Zersatzzone (Vs4 bis Vs6) f) Granitgrus Bild E02.30: Verwitterung von Granit im Gebirgsverband (SCHOLZ, 2003) E.3 Klassifizierung von Lockergestein nach der Korngröße Durch den Zerfall von Festgestein und die weitere Beanspruchung und Umlagerung der entstandenen Lockermassen durch Wasser- und Luftbewegung entsteht ein Konglomerat von Körnern, das man petrografisch durch die Korngrößen d [mm] klassifiziert. Dabei wird der Durchmesser des Bodenkorns zugrunde gelegt, der für den Durchgang durch ein Sieb maßgebend ist, auch wenn die tatsächliche Kornform hiervon abweicht. Die Benennung erfolgte bisher nach DIN , seit Januar 2007 gilt DIN EN ISO In Tabelle E03.10 sind die Bezeichnungen nach beiden Normen vergleichend dargestellt. Da die Klassifizierung von Lockergestein nach der Korngröße in der Praxis noch häufig nach DIN erfolgt, wird in diesem Abschnitt die Vorgehensweise bei der Klassifizierung für beide Normen dargestellt. Der prozentuale Gewichtsanteil einer Korngröße am Gemisch wird bei den Grobanteilen (d > 0,06 mm) durch Sieben, bei den Feinanteilen durch Schlämmen - Schlämmanalyse - bestimmt (DIN 18123). Bei der Siebung wird eine ofentrockene (105 C) Probe durch eine genormte Serie von Sieben geschüttelt. Die ermittelten Korngrößen werden der Nennweite des Siebes zugeordnet, durch das sie zuletzt hindurchgefallen sind. Bei der Schlämmanalyse (Sedimentation) wird die Bodenprobe in Wasser zu einer Suspension aufgerührt und diese im Standglas sich selbst überlassen. Die in der Suspension enthaltenen Körner sinken unterschiedlich schnell zu Boden, zuerst die großen, langsamer die kleinen. Mit dem Absinken der Körner ändert sich die Dichte der Suspension, die mit Hilfe eines Aräometers in festgelegten Zeitabständen gemessen wird. Mit Hilfe eines Nomogramms, welches von Casagrande nach dem Stoke'schen Gesetz aufgestellt worden ist, kann so der Massenanteil der verschieden großen Körner ermittelt werden. Entsprechend den Versuchen zur Korngrößenbestimmung wird nach nichtbindigen (oder auch grobkörnigen) sowie bindigen (oder auch feinkörnigen) Böden unterschieden. Der Begriff "gemischtkörnige Böden" wird nach DIN verwendet, wenn in einem Boden 5 % bis 40 % feinkörnige Anteile enthalten sind. Das Ergebnis wird gewöhnlich in Form einer Summenlinie, bezeichnet als Sieblinie (auch Körnungslinie) (siehe Bild E03.10) aufgetragen. Die zu Bild E03.10 gehörende Kornverteilungslinie im Sinne einer Häufigkeitsverteilung zeigt Bild E Das Beispiel ist ein norddeutscher Wattsand. Gelegentlich wird zur Kennzeichnung eines nichtbindigen Bodens auch ein Körnungsdreieck benutzt, bei dem man die drei am stärksten vertretenen Hauptbodenarten über den 3 Seiten aufträgt. Diese Darstellung ist aber nicht zu empfehlen; sie sagt weniger aus als eine Kornkennzahl. Zur digitalen Darstellung eignet sich die Kornkennzahl Cl/Si/S/G (T/U/S/G nach DIN ), die im dargestellten Fall 05/29/52/14 wäre.

5 Klassifikation der Böden E.5 Cl Si Sa Gr Co 100 Gewichtsanteil [%] Gewichtsanteil [%] d 60=0,30 d 10=0,006 d 30=0, ,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0, Korngröße d [mm] 0,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2,0 6, Korngröße d [mm] Bild E03.10: Beispiel für eine Sieblinie Bild E03.20: Kornverteilungslinie Aus der Sieblinie kann der "wirksame Korndurchmesser" d 10 entnommen werden, der für die Beurteilung der Durchlässigkeit eines Bodens erfahrungsgemäß ein guter Indikator ist. Die Form der Sieblinie lässt sich stark vereinfacht durch die Ungleichförmigkeitszahl C u (auch U) C u = d 60 / d 10 kennzeichnen; differenzierter durch Hinzunahme der Krümmungszahl (DIN (06/2006), S. 2) C c = (d 30 ) 2 / (d 10 d 60 ). Wenn C U > 6 und C c zwischen 1 und 3 liegen, nennt man den Boden weitgestuft. Das Gegenstück ist der enggestufte Boden. Bei Ausfallkörnungen spricht man von intermittierender Stufung (treppenartiger Verlauf der Sieblinie). Schlämmkorn Siebkorn Fein Schluffkorn Sandkorn Kieskorn stes Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob Schlämmkorn Siebkorn Fein Schluffkorn Sandkorn Kieskorn stes Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob Gewichtsanteil [%] d [mm] Gewichtsanteil [%] d [mm] Bild E03.30: Beispiel (Wattsand) für einen enggestuften Boden: Bandbreite der innerhalb einer Schicht gemessenen Körnungslinien Bild E03.40: Beispiel (Geschiebemergel) für einen weitgestuften Boden: Bandbreite der innerhalb einer Schicht gemessenen Körnungslinien

6 Klassifikation der Böden E.6 Bereich (DIN EN ISO ) Benennung (DIN EN ISO ) Kurzzeichen (DIN EN ISO ) Kurzzeichen (DIN ) Korngrößenbereich [mm] manuelle Bestimmung sehr grobkörniger Boden großer Block LBo [-] > 630 Block Bo Y > Kopfgröße Stein Co X > größer als Hühnereier grobkörniger Boden Kies Grobkies Mittelkies Feinkies Sand Grobsand Mittelsand Feinsand Gr CGr MGr FGr Sa CSa MSa FSa G gg mg fg S gs ms fs > 2-63 > > 6,3-20 > 2,0-6,3 > 0,063-2,0 > 0,63-2,0 > 0,2-0,63 > 0,063-0,2 Hühnerei Haselnuss Erbse Streichholzkopf Grieß feinkörniger Boden Schluff Grobschluff Mittelschluff Feinschluff Si CSi MSi FSi U gu mu fu Ton Cl T < 0,002 > 0,002-0,063 > 0,02-0,063 > 0,0063-0,02 > 0,002-0,0063 gering plastisch 1) trocken: gut zu Staub zerdrückbar; feucht: mehlig, stumpf, bröckelt; im Wasser: wird leicht zu Brei, starke Trübung des Wassers; ausgeprägt plastisch trocken: nur zu zerbrechen; feucht: seifig, glänzig, knetbar, vom Finger nur abzuwaschen; im Wasser: schwer aufzuweichen, geringe Trübung des Wassers; 1) Zur Unterscheidung von Schluff und Ton ist auch der Schüttelversuch gut geeignet: Wird ein feuchter Probenklumpen in der Hand geschüttelt, tritt aus Schluff Wasser aus. Dieses wird nach dem Schütteln von der Probe wieder aufgenommen. Tabelle E03.10: Benennung der Bodenkörner nach ihrer Größe (nach DIN EN ISO , Tab. 1 und DIN ) Die Kürzel "Cl", "Si", "Gr", "Co" und "Bo" stehen für die englischen Begriffe der Bodenarten "Clay", "Silt", "Sand", "Gravel", "Cobbles" und "Boulder". Die granulometrische Bezeichnung der Böden, z.b. als Kies, Sand, Ton oder Schluff richtet sich entsprechend DIN 4022 nach der mit über 40 % vertretenen Hauptbodenart. Wenn 2 Gruppen mit je mindestens 40 % vertreten sind, werden beide als Substantiv genannt, z.b. "Kies und Sand". Mit nachgestelltem Adjektiv bezeichnet man Gruppen von geringerem Anteil, z.b. Sand, schluffig. Dabei werden zusätzlich die Beiworte schwach und stark verwendet, wenn - bei grobkörnigen Nebenanteilen ein Anteil unter 15 % (schwach) oder zwischen 30 % und 40 % (stark) vorhanden ist bzw. - bei feinkörnigen Anteilen (z.b. schwach schluffig oder stark tonig) davon ein besonders geringer oder besonders starker Einfluss auf das Verhalten des Bodens ausgeht. Beispiel: "Sand, schwach tonig, stark kiesig" bzw. abgekürzt: S, t', g*. Die Regularien der Benennung der Bodenart nach DIN 4022 sind in Tabelle E03.20 zusammengestellt.

7 Klassifikation der Böden E.7 Bezeichnungen für Hauptanteil feinkörnige Nebenanteile grobkörnige Nebenanteile feinkörnig Massenanteil < 0,06 mm: > 40 % Bodenart nach DIN 4022 gemischtkörnig Massenanteil < 0,06 mm: 40 % und 5 % - Grobkorn schwimmt in Feikornmatrix - knetbar - mind. mittlere Trockenfestigkeit DIN Grobkorn bildet Korngerüst T bzw. U (nach bestimmenden Eigenschaften, nicht nach KV!) G bzw. S aus Plastizitätsdiagramm: U - Ip 4 oder - unterhalb d. A-Linie T - Ip 7 oder - oberhalb d. A-Linie T, u bzw. U, t Wenn weniger als 3 % über oder unter der A-Linie Die Bezeichnung "schwach" oder "stark" wird bei feinkörnigen Nebenanteilen nicht verwendet grobkörnig Massenanteil < 0,06 mm: < 5 % (Je nach größerem Massenanteil. Sind sie etwa gleich groß (ca. 40 % - 60 %)), dann G und S Allgemein nach den Eigenschaften und dem Einfluss des feinkörnigen Nebenanteils (siehe Plastizität) Die Bezeichnung "schwach" oder "stark" wird bei feinkörnigen Nebenanteilen nur verwendet, wenn sie von besonders geringem bzw. besonders großen Einfluss auf den Boden sind (nicht nach KV!) "schwach", wenn der jeweilige Massenanteil zwischen 5 % und 15 % beträgt "stark", wenn der jeweilige Massenanteil zwischen 30 % und 40 % beträgt Tabelle E03.20: Regularien der Benennung der Bodenarten nach DIN 4022 Bezeichnungen für Hauptanteil feinkörnige Nebenanteile grobkörnige Nebenanteile feinkörnig (Boden klebt im nassen Zustand) Bodenart nach DIN EN ISO knetbar - mindestens mittlere Trockenfestigkeit nach DIN EN ISO Cl bzw. Si (nach bestimmenden Eigenschaften, nicht nach Kornverteilung); Unterscheidung über: - Trockenfestigkeit - Rüttelversuch - Knetversuch - Reibe-/ Schneidversuch (Genaue Unterscheidung nur mit Plastizitätsdiagramm möglich) Bei feinkörnigem Hauptanteil wird kein feinkörniger Nebenanteil genannt. gemischtkörnig grobkörnig (Boden klebt im nassen Zustand nicht) Gr bzw. Sa (Je nach größerem Massenanteil. Sind sie etwa gleich groß, dann Gr / Sa) sehr grobkörnig Massenanteil > 63 mm > 50% Co bzw. Bo (Je nach größerem Massenanteil) allgemein nach den Eigenschaften und dem Einfluss des feinkörnigen Nebenanteils (siehe Plastizität) Die Bezeichnung "schwach" oder "stark" wird bei feinkörnigen Nebenanteilen nur verwendet, wenn sie von besonders geringem bzw. großen Einfluss auf den Boden sind (nicht nach Korngrößenverteilung) "schwach", wenn der jeweilige Massenanteil zwischen 5 % und 15 % beträgt "stark", wenn der jeweilige Massenanteil zwischen 30 % und 40 % beträgt Tabelle E03.30: Regularien der Benennung der Bodenarten nach DIN EN ISO

8 Klassifikation der Böden E.8 Die granulometrische Bezeichnung der Böden, z.b. als Kies, Sand, Ton oder Schluff richtet sich entsprechend DIN EN ISO nach der am stärksten vertretenen oder die Eigenschaften bestimmenden Hauptbodenart (Hauptanteil). Wenn 2 Korngrößenbereiche mit etwa gleichen Masseanteilen vertreten sind, werden beide als Substantiv genannt und durch einen Schrägstrich getrennt, z.b. Kies/Sand. Korngrößenbereiche von geringerem Anteil (Nebenanteile) werden als Adjektive dem Hauptanteil beigefügt, z.b. Sand, schluffig. Dabei werden zusätzlich die Beiworte schwach und stark verwendet, wenn - bei grobkörnigen Nebenanteilen ein Anteil unter 15 % (schwach) oder über 30 % (stark) vorhanden ist bzw. - bei feinkörnigen Anteilen (z.b. schwach schluffig oder stark tonig) davon ein besonders geringer oder besonders starker Einfluss auf das Verhalten des Bodens ausgeht. Beispiel: "Sand, schwach tonig, stark kiesig" bzw. abgekürzt: cl' gr* Sa. Die Regularien der Benennung der Bodenart nach DIN EN ISO sind in Tabelle E03.30 zusammengestellt. E.4 Klassifizierung nichtbindiger Böden nach der Lagerungsdichte Nichtbindige Böden werden nach der Lagerungsdichte, siehe Kapitel C, "Elementare Bodeneigenschaften", klassifiziert. Die Lagerungsdichte und bezogene Lagerungsdichte als Zahlenwerte werden mit Hilfe von Porenzahl und Porenanteil bei lockerster, dichtester sowie vorhandener Lagerung bestimmt oder aus empirischen Beziehungen aus Sondierungsergebnissn näherungsweise abgeleitet. Bei der Benennung der Lagerungsdichte werden die in den folgenden Tabellen verwendeten Bezeichnungen verwendet. Dabei ist die Ungleichförmigkeit des Bodens zu beachten und bei den Sondierungen auch, ob sie oberhalb oder unterhalb des Grundwasserspiegels liegen. In der Tabelle sind außerdem typische Angaben über zugehörige Größen des auf die Proctordichte bezogenen Verdichtungsgrades, des Spitzenwiderstands der Drucksonde und des Eindringwiderstands von Rammsondierungen aufgeführt. Die Ergebnisse bei Sondierungen sind stark von der Korngrößenverteilung des Bodens abhängig. Die Angaben können nur grobe Anhaltswerte darstellen. Bezeichnung bei C u > 3 D (-) Verdichtungsgrad D pr Spitzenwiderstand Drucksonde q s (MN/m 2 ) Rammsondierungen Schlagzahl DPH N 10 SPT N 30 sehr locker < 0, locker 0,2-0, mitteldicht 0,45-0,65 98 % 7, dicht > 0, % >40 25 >40 Tabelle E04.10: Bezeichnungen der Lagerungsdichte, Zuordnung zu Versuchsergebnissen bei ungleichförmigen (C u > 3) nichtbindigen Böden, je nach Korngrößenverteilung und Lage über oder im Grundwasser stark variierend Bezeichnung bei C u 3 D (-) Verdichtungsgrad D pr Spitzenwiderstand Drucksonde q s (MN/m 2 ) Rammsondierungen Schlagzahl DPH N 10 DPL-5 N 10 sehr locker < 0,15 < 2, locker 0,15-0,30 2,0-5, mitteldicht 0,30-0,50 95 % 5,0-12, dicht 0,50-0,75 98 % 12,0-20,0 13 >25 > 20 sehr dicht 0,75-1 Tabelle E04.20: Bezeichnungen der Lagerungsdichte, Zuordnung zu Versuchsergebnissen bei gleichförmigen (C u 3) nichtbindigen Böden, über Grundwasser E.5 Klassifizierung bindiger Böden nach der Plastizität Bei bindigen Böden ist die Kornzusammensetzung allein kein ausreichendes Bestimmungsmerkmal; vielmehr muss ihre Plastizität I P bestimmt werden: entweder qualitativ im Knetversuch nach DIN , 8.7 ("leicht", "mittel", "ausgeprägt plastisch" ) oder DIN EN ISO , 5.8 ("gering", "ausgeprägt plastisch") oder quantitativ durch die Bestimmung der Fließgrenze w L (Übergang vom flüssigen zum plastischen Zustand) und der Ausrollgrenze w P (Übergang vom plastischen zum halbfesten Zustand) nach DIN Teil 1 (Atterberg-Grenzwassergehalte).

9 Klassifikation der Böden E.9 Daraus folgt die Plastizität I P = w L - w P. Werte w L = 35 % bis 50 % kennzeichnen eine mittlere Plastizität. Bestimmung der Fließgrenze: im Fließgrenzenapparat von Casagrande (Bild E05.10). Eine Bodenprobe (nur Körnungsbereich < 0,4 mm) wird vor dem Versuch mit Wasser angereichert und gut durchgeknetet. Sie wird in eine Messingschale gestrichen. In die Probe wird eine definierte Furche eingeritzt. Durch Drehen einer Handkurbel wird erreicht, dass die Schale wiederholt auf eine harte Unterlage fällt. Dabei schließt sich die Furche. Der Wassergehalt an der Fließgrenze w L (L für Liquid) ist dadurch bestimmt, dass sich die Fuge nach 25 Schlägen auf einer Länge von 1 cm schließt. Um diesen zu bestimmen, werden mehrere Versuche mit verschiedenen Wassergehalten durchgeführt. Bestimmung der Ausrollgrenze: Wieder wird eine Probe mit homogenem Wassergehalt aufbereitet. Sie wird danach auf Filterpapier zu 3 mm dicken Röllchen ausgerollt, bis diese zu zerbröckeln beginnen. Der dann vorhandene Wassergehalt wird als Ausrollgrenze w p bezeichnet. Bild E05.10: Fließgrenzengerät nach Casagrande (aus DIN 18122, Teil 1) Bestimmung der Schrumpfgrenze (DIN 18122, Teil 2). Mit abnehmendem Wassergehalt nimmt das Volumen einer bindigen Bodenprobe ab. Die Probe schrumpft dabei durch die Kapillarkraft des eingeschlossenen Wassers. Ab einem bestimmten Wassergehalt, der Schrumpfgrenze w s, findet keine Volumenabnahme mehr statt (Bild E05.20). Nach CASAGRANDE (DIN 18196, Bild 1) erhält man eine verbesserte Einordnung bindiger Böden durch grafische Auftragung der Plastizitätszahl I P über der Fließgrenze w L in der Plastizitätskarte, siehe Bild E Ein nichtbindiger Boden ist durch die Plastizität 0 gekennzeichnet. Schluffe, die sonst nicht immer leicht von Tonen äußerlich zu unterscheiden sind, kann man an ihrer niedrigen Plastizität erkennen: I P 4 % kennzeichnet in der Regel Schluff, I P 7 % dagegen in der Regel Ton. Bild E05.20: Ermittlung der Schrumpfgrenze Etwas verwirrend ist der Gebrauch des Begriffs Ton bei leicht plastischen Tonen, die hinsichtlich der Kornverteilung überwiegend aus Schluff bestehen.

10 Klassifikation der Böden E.10 1) Die Plastizitätszahl von Böden mit niedriger Fließgrenze ist versuchsmäßig nur ungenau zu ermitteln. In den Zwischenbereich fallende Böden müssen daher nach anderen Verfahren, z. B. nach DIN EN ISO , dem Ton und Schluffbereich zugeordnet werden. Bild E05.30: Plastizitätsdiagramm mit A-Linie nach CASAGRANDE (DIN 18196) Bei gleichem Tongehalt entsprechend der Kornverteilung können verschiedene Böden unterschiedliche Plastizitäten aufweisen. Deshalb bildet man das Verhältnis von Plastizität (in %) zu Tonanteil (in %) und erhält die Aktivitätszahl I A nach SKEMPTON (1953). Sie erlaubt einen Rückschluss auf die Mineralart des enthaltenen Tons. Es wird unterschieden: I a < 0,75: inaktiver Ton, I a > 1,25: aktiver Ton, dazwischen normal aktiver Ton. Beispiele von Aktivitätszahlen reiner Tone siehe Tabelle E Tonmineral Aktivitätszahl Kaolinit 0,33 0,46 Illit 0,9 Calcium-Montmorillonit 1,5 Bentonit 7,2 Tabelle E05.10: Aktivitätszahlen für verschiedene Tonminerale E.6 Konsistenz bindiger Böden Die Plastizitätszahl I P ist ein bodenphysikalischer Kennwert, der noch nichts über den aktuellen Zustand eines bindigen Bodens aussagt. Deswegen stellt man eine Beziehung von I P zum natürlichen Wassergehalt w durch Berechnen der Konsistenzzahl I C her: wl - w wl - w IC = =. Im Ausland ist auch der "liquidity index" I L = 1-I C gebräuchlich. wl - wp IP Den Konsistenzzahlen werden Zustandsformen zugeordnet: Ein Boden ist flüssig breiig weich steif halbfest wenn I C < 0 0 0,5 0,5 0,75 0,75 1,0 > 1 ist. Von fester Konsistenz wird gesprochen, wenn der Wassergehalt unterhalb der Schrumpfgrenze liegt. Dies entspricht etwa einer Konsistenzzahl I c von > 1,25.

11 Klassifikation der Böden E.11 Die Zustandsform (Konsistenz) eines bindigen Bodens kann im Feldversuch gemäß DIN 4022 wie folgt ermittelt werden: - breiig ist ein Boden, der beim Pressen in der Faust zwischen den Fingern hindurchquillt. - weich ist ein Boden, der sich leicht kneten lässt. - steif ist ein Boden, der sich schwer kneten, aber in der Hand zu 3 mm dicken Röllchen ausrollen lässt, ohne zu reißen oder zu zerbröckeln. - halbfest ist er, wenn er bei 3 mm dicken Röllchen zwar bröckelt oder reißt, aber doch noch feucht genug ist, um ihn erneut zu einem Klumpen formen zu können. - fest (hart) ist ein Boden, der ausgetrocknet ist und dann meist hell aussieht. Er lässt sich nicht mehr kneten, sondern nur zerbrechen. Ein nochmaliges Zusammenballen der Einzelteile ist nicht mehr möglich. Auch Ramm- und Drucksondierungen sind geeignet, Hinweise auf die Konsistenz bindiger Böden zu geben. Erfahrungswerte sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Konsistenz undränierte Scherfestigkeit c u (kn/m 2 ) Spitzendruck q s (MN/m 2 ) DPH N 10 Schlagzahl DPM N 10 DPL N 10 SPT N 30 breiig < 20 < 2, < 2 weich ,0-5, steif ,0-8, halbfest > 200 8,0-15, fest > 400 > 15,0 > 17 > 28 > 37 > 30 Tabelle E06.10: Zusammenhang zwischen der Konsistenz bindiger Böden, der undränierten Scherfestigkeit c u und dem Spitzendruck q s der Drucksonde, den Schlagzahlen N10 der verschiedenen Rammsonden sowie N30 des Standard-Penetration-Tests (SPT) E.7 Schrumpfmaß Mit abnehmendem Wassergehalt nimmt das Volumen einer bindigen Bodenprobe ab. Die Probe schrumpft dabei linear etwa im gleichen Umfang wie die Wassergehaltsabnahme durch die Kapillarkraft des eingeschlossenen Wassers. Ab einem bestimmten Wassergehalt, der Schrumpfgrenze w s, findet keine Volumenabnahme mehr statt (siehe Bild E05.20). Nach KRABBE (1958) kann die Schrumpfgrenze mit w s = w L - 1,25 I P abgeschätzt werden. Als Schrumpfmaß S wird das Maß bezeichnet, um welches sich eine Bodenprobe mit gegebenem Wassergehalt bis zum Erreichen der Schrumpfgrenze verringert. Es ist besonders hoch in ausgeprägt plastischen Tonen mit hohem Wassergehalt. Es sind viele Schäden an Häusern bekannt, die auf derartigen Tonen gebaut wurden. Haben sie z. B. steife Konsistenz, so erscheinen sie als Baugrund geeignet. Bedingt durch eine Austrocknung des Bodens, z. B. durch Heizen in Untergeschossen oder Wasserentzug durch Pflanzen, kann es zu erheblichen Schrumpfsetzungen kommen. SCHEIDIG unterscheidet: Schrumpfmaß S (%) Baugrundbeschaffenheit Schrumpfgefahr < 5 gut gering 5-10 mittel mittel schlecht groß > 15 sehr schlecht sehr groß Tabelle E07.10: Zusammenhang zwischen Schrumpfmaß S, Baugrundbeschaffenheit und Schrumpfgefahr E.8 Organische und organogene Böden: Kalkgehalt und Glühverlust Man unterscheidet organogene Böden, d.h. unter Mitwirkung von Organismen gebildete, aber in der Substanz anorganische Böden wie Kalksande, Seekreide, Kieselgur, von organischen Böden, die teilweise aus Pflanzen- und Tierresten bestehen ("Mudde" oder "Faulschlamm": Gemisch organischer und anorganischer Schweb- und Sinkstoffe; "Torf": überwiegend pflanzliches Zersetzungsprodukt mit hohem Glühverlust und Wassergehalten bis zu 1500 %). Der Gehalt an organischer Substanz wird durch den Glühverlust V gl (Verhältnis des Gewichtsverlusts bei mäßigem Glühen zum Trockengewicht) bestimmt. Ein nichtbindiger Boden wird als "organisch" bezeichnet, wenn er über 3 % (Gew.), ein bindiger, wenn er über 5 % humose oder organische Bestandteile enthält. Zur Bestimmung siehe DIN In Böden mit deutlichen organischen Anteilen sind Verformungen aus Zersetzungsvorgängen zu beachten.

12 Klassifikation der Böden E.12 Im Zusammenhang mit organogenen Böden sollte der Kalkgehalt V ca (Verhältnis von Kalkgewicht zu Trockengewicht) bestimmt werden, siehe DIN In der Regel stammt der Kalk von Pflanzen und Lebewesen (Muscheln, Schnecken, Korallen). Der Kalk trägt zur Bildung feiner Strukturen bei, die die Festigkeit deutlich beeinflussen können (aus Löss wird durch Entkalkung, bei der tonige Reste verbleiben, Lösslehm; Kalksand unterscheidet sich im bodenmechanischen Verhalten von Quarzsand). Bezeichnungen: 0 - kalkfrei, + - kalkhaltig, ++ - stark kalkhaltig. Die oberste Bodenschicht, sofern sie mit Kleinlebewesen belebt, durchlüftet und humushaltig ist, wird als Mutterboden bezeichnet. Sie ist zu schützen und zu erhalten und entsprechend dem Bodenschutzgesetz bei Baumaßnahmen besonders zu behandeln. E.9 Bodenklassifizierung nach DIN (06/2006) In der Erdbaunorm DIN ist eine unter baubetrieblichen Gesichtspunkten gewählte und an die Erfordernisse des Erdbaus angepasste Klassifizierung mit 28 Bodengruppen festgelegt, die als Grundlage für viele weitere Zuordnungen und Klassifikationen hinsichtlich weiterer Eigenschaften (siehe z. B. Frostempfindlichkeit) geeignet ist, siehe Tabelle E Definition und Bezeichnung Hauptgruppen grobkörnige Böden gemischtkörnige Böden Korngrößen- Massenanteil Korndurchmesser 0,063 2 mm mm kleiner 5% 5% bis 40% bis 60% über 60% bis 60% über 60% Kies (Grant) Sand Kies- Schluff- Gemi- Kies-Ton- Gemische Sand- Schluff- Gemische - To n- Ge mi Gruppen eng gestufte Kiese weit gestufte Kies-Sand- Gemische intermittierend gestufte Kies- Sand-Gemische eng gestufte Sande weit gestufte Sand-Kies- Gemische intermittierend gestufte Sand- Kies-Gemische Kurzzeichen Gruppensymbol GE GW GI SE SW SI 5% bis 15% 0,063 mm GU über 15% bis 40% 0,063 mm GU* 5% bis 15% 0,063 mm GT über 15% bis 40% 0,063 mm GT* Erkennungsmerkmale steile Körnungslinie infolge Vorherrschens eines Korngrößenbereichs über mehrere Korngrößenbereiche kontinuierlich verlaufende Körnungslinie meist treppenartig verlaufende Körnungslinie infolge Fehlens eines oder mehrerer Korngrößenbereiche steile Körnungslinie infolge Vorherrschens eines Korngrößenbereiches über mehrere Korngrößenbereiche kontinuierlich verlaufende Körnungslinie meist treppenartig verlaufende Körnungslinie infolge Fehlens eines oder mehrerer Korngrößenbereiche weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie, Feinkornanteil ist schluffig weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie, Feinkornanteil ist tonig 5% bis 15% 0,063 mm SU weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie, Feinkornanteil ist über 15% bis 40% 0,063 mm SU* schluffig 5% bis 15% 0,063 mm ST weit oder intermittierend gestufte Körnungslinie, Feinkornanteil ist tonig Beispiele Fluss- und Strandkies Terrassenschotter vulkanische Schlacken Dünen- und Flugsand, Fließsand, Berliner Sand, Beckensand, Tertiärsand Moränensand, Terrassensand Granitgrus Moränenkies Verwitterungskies Hangschutt Geschiebelehm Tertiärsand Auelehm, Sandlöss Terrassensand, Schleichsand

13 Klassifikation der Böden E.13 über 15% bis 40% 0,063 mm ST* Geschiebelehm, Geschiebemergel Definition und Bezeichnung Erkennungsmerkmale Hauptgruppen Plastizität beim Knetversuch Korndurchmesser Lage zur A- Linie Gruppen Kurzzeichen Gruppensymbol Korn- größen- Massenanteil Trockenfestigkeit Reaktion beim Schüttelversuch Beispiele leicht plastische Schluffe w L< 35% UL niedrige schnelle keine bis leichte Löss, Hochflutlehm feinkörnige Böden über 40% I P 4 % oder unterhalb der A- Linie I P 7 % und oberhalb der A- Linie Schluff Ton mittelplastische Schluffe 35% w L 50% ausgeprägt plastische Schluffe w L> 50% leicht plastische Tone w L < 35 % mittelplastische Tone 35% w L 50% UM UA TL niedrige bis mittlere hohe mittlere bis hohe langsame keine bis langsame keine bis langsame leichte bis mittlere mittlere bis ausgeprägte leichte TM hohe keine mittlere Seeton, Beckenschluff vulkanische Böden, Bimsboden Geschiebemergel, Lösslehm, Seeton, Beckenton ausgeprägt plastische Tone w L> 50% TA sehr hohe keine ausgeprägte Lauenburger Ton, Tarras organogene 1 ) und Böden mit organischen Beimengungen über 40% bis 40% I P 7 % und unterhalb der A- Linie nicht brenn- oder nicht schwelbar Schluffe mit organischen Beimengungen und organogene 1) Schluffe 35% w L 50% Tone mit organischen Beimengungen und organogene 1) Tone w L> 50% grob- bis gemischtkörnige Böden mit Beimengungen humoser Art grob- bis gemischtkörnige Böden mit kalkigen, kieseligen Bildungen OU mittlere OT hohe keine OH OK langsame bis sehr schnelle mittlere ausgeprägte Beimengungen pflanzlicher Art, meist dunkle Färbung, Modergeruch, Glühverlust bis etwa 20 % Massenanteil Beimengungen pflanzlicher Art, meist helle Färbung, leichtes Gewicht, große Porosität Seekreide, Kieselgur, Mutterboden Schlick, Klei, tertiäre Kohletone Mutterboden. Paläoboden Kalk-, Tuffsand organische Böden Mudde, Faulschlamm Auffüllung brenn- oder schwelbar nicht bis mäßig zersetzte Torfe (Humus) zersetzte Torfe Mudden (Sammelbegriff für Faulschlamm, Gyttja, Dy, Sapropel) Auffüllung aus natürlichen Böden; jeweiliges Gruppensymbol in eckigen Klammern Auffüllung aus Fremdstoffen 2) HN HZ F [ ] A an Ort und Stelle aufgewachsene Humusbildungen Zersetzungsgrad 1 bis 5 nach DIN , faserig, holzreich, hellbraun bis braun Zersetzungsgrad 6 bis 10 nach DIN , schwarz-braun bis schwarz unter Wasser abgesetzte (sedimentäre) Schlamme aus Pflanzenresten, Kot und Mikroorganismen, oft von Sand, Ton und Kalk durchsetzt, blauschwarz oder grünlich bis gelbbraun, gelegentlich dunkelgraubraun bis blauschwarz, federnd weichschwammig Niedermoor-, Hochmoor-, Bruchwaldtorf Müll, Bauschutt

14 Klassifikation der Böden E.14 1) Unter Mitwirkung von Organismen gebildete Böden 2) Die Klassifizierung ist kein Ersatz für die abfalltechnische Bedeutung Tabelle E09.10: Bodenklassifizierung; Gruppeneinteilung der Böden für bautechnische Zwecke (Klassifikation der Lockergesteine) E.10 Amerikanisches Klassifizierungssystem International ist das amerikanische Klassifizierungssystem, das USC-System (Unified Soil Classification System) weit verbreitet, welches 15 Bodengruppen umfasst. Dort werden andere Maschenweiten der Siebe verwendet, auch die Grenzen zwischen den Haupt-Körnungsgruppen sind gegenüber den bei uns gebräuchlichen verschoben (ASTM 1999). Erkennungmerkmal (nur Anteile < 76,2 mm) Grob-Böden mehr als 50 % des Bodens > 0,075 mm Fein-Böden mehr als 50 % des Bodens < 0,075 mm Kiese mehr als 50 % des Grobanteils > 4,75 mm Sande mehr als 50 % des Grobanteils < 4,75 mm Stark organische Böden gering plastische Schluffe und Tone Fließgrenze < 50 % Reine Kiese weniger als 5 % < 0,075 mm Kiese mit Feinanteilen: mehr als 12 % < 0,075 mm Reine Sande weniger als 5 % < 0,075 mm Sande mit Feinanteilen mehr als 12 % < 0,075 mm Plastische und hochplastische Schluffe und Tone Fließgrenze > 50 % Ungleichförmiger Kornaufbau, weit gestuft Vorherrschen einer Korngröße, eng gestuft Der Feinanteil ist schluffig Gruppensymbol GW GP GM Typische Bezeichnung weit gestufter Kies und Kies-Sand-Gemisch eng gestufter Kies und Kies-Sand-Gemisch schluffige Kiese; eng gestufte Kies-Sand-Schluff-Gemische Der Feinanteil ist tonig GC tonige Kiese; eng gestufte Kies-Sand-Ton-Gemische Ungleichförmiger Kornaufbau, weit gestuft Vorherrschen einer Korngröße, eng gestuft Der Feinanteil ist schluffig SW SP SM weit gestufte Sande und Sand-Kies- Gemische eng gestufte Sande und Sand-Kies- Gemische schluffige Sande; eng gestufte Sand- Schluff-Gemische der Feinanteil ist tonig SC Tonige Sande; eng gestufte Sand-Ton- Gemische der Feinanteil ist Schluff ML Schluffe und sehr feine Sande; Gesteinsmehl, schluffige oder tonige Feinsande mit geringer Plastizität der Feinanteil ist Ton CL Tone mit geringer bis mittlerer Plastizität; kiesige oder sandige Tone, schluffige Tone, leicht plastische Tone OL organische Schluffe und organische Schluff-Tone mit geringer Plastizität der Feinanteil ist Schluff MH Schluffe und schluffige Böden mit mittlerer bis hoher Plastizität der Feinanteil ist Ton CH Tone mit sehr hoher Plastizität CH organische Tone mit mittlerer bis hoher Plastizität dunkle Farbe, Geruch, schwammiges Anfühlen fasrige Textur Tabelle E10.10: Bodenklassifizierung gemäß dem "Unified Soil Classification System" PT Torf und andere stark organische Böden

15 Klassifikation der Böden E.15 E.11 Boden- und Felsklassen nach DIN (10/2006) und (10/2006) Zur Verdingungsordnung für das Bauwesen (VOB) gehören Normen, die das Vertragswesen zwischen Auftraggebern und Auftragnehmern regeln. Dabei handelt es sich um Allgemeine Technische Vertragsbedingungen (ATV DIN). Sie sind für Vergaben öffentlicher Aufträge zwingend und stellen auch für privatrechtliche Verträge ein ausgewogenes Normativ dar. In den zugehörigen Normen DIN VOB (Erdarbeiten), (Bohrarbeiten) und (Rohrvortrieb) sind Bodenklassen festgelegt. Sie bieten eine Klassifikation im Hinblick auf den Aufwand beim Lösen und Laden, Bohren und beim Vortrieb. Bei der Unterscheidung der Felsklassen 6 und 7 kann es sehr zweckmäßig sein, die unklaren verbalen Abgrenzungen im Bauvertrag durch einfach messbare Größen zu ergänzen. Geeignet sind z. B. die Kluftkörpergrößen. Fels mit Kluftkörpern > 0,1 m 3 ist dann der Felsklasse 7 zuzuordnen. Über die Angaben in Tabelle E11.20 hinaus enthält die ZTVE-StB 97 ergänzende Angaben, die der Abgrenzung zwischen Bodenklassen dienen. Das System der Bodenklasseneinteilungen nach DIN (Rohrvortrieb) unterscheidet sich von den hier dargestellten Klassifikationen, um die Besonderheiten der zugehörigen Bauverfahren angemessen zu berücksichtigen. Bei den Lockergesteinen werden jedoch zusätzlich die Lagerungsdichte und die Konsistenz zur Klassifizierung herangezogen. Klasse 1: Oberboden Klasse 2: Fließende Bodenarten Klasse 3: Leicht lösbare Bodenarten Klasse 4: Mittelschwer lösbare Bodenarten Klasse 5: Schwer lösbare Bodenarten Klasse 6: Leicht lösbarer Fels und vergleichbare Bodenarten Klasse 7: Schwer lösbarer Fels Oberste Schicht des Bodens, die neben anorganischen Stoffen, z.b. Kies-, Sand-, Schluff- und Tongemischen, auch Humus und Bodenlebewesen enthält. Bodenarten, die von flüssiger bis breiiger Beschaffenheit sind und die das Wasser schwer abgeben. Nichtbindige bis schwachbindige Sande, Kiese und Sand-Kies-Gemische mit bis zu 15 % Beimengungen an Schluff und Ton (Korngröße kleiner als 0,06 mm) und mit höchstens 30 % Steinen von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01 m³ Rauminhalt 1). Organische Bodenarten mit geringem Wassergehalt, z. B. feste Torfe. Gemische von Sand, Kies, Schluff und Ton mit mehr als 15 % der Korngröße kleiner als 0,06 mm. Bindige Bodenarten von leichter bis mittlerer Plastizität, die je nach Wassergehalt weich bis halbfest sind und die höchstens 30 % Steine von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01 m³ Rauminhalt 1) enthalten. Bodenarten nach den Klassen 3 und 4, jedoch mit mehr als 30 % Steinen von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01 m³ Rauminhalt 1). Nichtbindige und bindige Bodenarten mit höchstens 30 % Steinen von über 0,01 m³ bis 0,1 m³ Rauminhalt 1). Ausgeprägt plastische Tone, die je nach Wassergehalt weich bis halbfest sind. Felsarten, die einen inneren, mineralisch gebundenen Zusammenalt haben, jedoch stark klüftig, brüchig, bröckelig schiefrig, weich oder verwittert sind, sowie vergleichbare feste oder verfestigte bindige oder nichtbindige Bodenarten, z. B. durch Austrocknung, Gefrieren, chemische Bindungen. Nichtbindige und bindige Bodenarten mit mehr als 30 % Steinen von über 0,01 m³ bis 0,1 m³ Rauminhalt 2). Felsarten, die einen inneren, mineralisch gebundenen Zusammenhalt und hohe Gefügefestigkeit haben und die nur wenig klüftig oder verwittert sind, auch festgelagerter, unverwitterter Tonschiefer, Nagelfluhschichten, Schlackenhalden der Hüttenwerke und dergleichen. Steine von über 0,1 m³ Rauminhalt 2). 1) 0,01 m³ Rauminhalt entspricht einer Kugel mit einem Durchmesser von rund 0,3 m. 2) 0,1 m³ Rauminhalt entspricht einer Kugel mit einem Durchmesser von rund 0,6 m. Tabelle E11.10: Boden- und Felsklassen nach DIN (10/2006)

16 Klassifikation der Böden E Klasse B: Boden Klasse BN: Nichtbindige Böden, Hauptbestandteile Sand und Kies, Korngröße bis 63 mm Feinkornanteil Klasse bis 15% BN 1 über 15% BN Klasse BB: Bindige Böden, Hauptbestandteile Schluff, Ton oder Sand, Kies mit starkem Einfluss der bindigen Anteile undränierte Scherfestigkeit c u [kn/m²] Konsistenz Klasse bis 20 flüssig bis breiig BB 1 über 20 bis 200 über 200 bis 600 weich bis steif BB 2 halbfest BB 3 über 600 fest bis sehr fest BB Klasse BO: Organische Böden, Hauptbestandteile: Torf, Mudde und Humus Hauptbestandteile Mudde, Humus und zersetzte Torfe Klasse BO 1 unzersetzte Torfe BO Zusatzklasse BS: Steine und Blöcke Kommen in Lockergesteinen Steine und Blöcke vor, so ist die Zusatzklasse BS ergänzend zu den Abschnitten bis anzugeben Korngröße über 63 mm bis 200 mm (Steine) über 200 mm bis 600 mm (Blöcke) Volumenanteil Steine und Blöcke bis 30% über 30% BS 1 BS 2 BS 3 BS 4 Blöcke größer 600 mm sind hinsichtlich ihrer Größe gesondert anzugeben Klasse F: Fels Klasse FV zersetzt Verwitterungsgrad Trennflächenabstand bis 10 cm über 10 cm bis 30 cm über 30 cm in Klasse BB oder BN einzustufen entfestigt FV 1 angewittert FV 2 FV 3 unverwittert FV 4 FV 5 FV 6 Verwitterungsgrad und Trennflächenabstand sind gemäß Merkblatt zur Felsbeschreibung für den Straßenbau anzugeben Zusatzklassen FD: Einaxiale Festigkeit Für die Felsklassen FV2 bis FV 6 sind die Zusatzklassen FD ergänzend anzugeben. Einaxiale Festigkeit [N/mm²] Klasse bis 20 FD 1 über 20 bis 80 FD 2 über 80 bis 200 FD 3 über 200 bis 300 FD 4 über 300 FD Beschreibung und Einstufung von Auffüllungen und sonstigen Stoffen Soweit möglich werden Auffüllungen und sonstige Stoffe, z.b. Bauteile, Recyclingstoffe, industrielle Nebenprodukte, Abfall, nach Abschnitt 2.2 beschrieben und nach Abschnitt 2.3 eingestuft. Ist dies nicht möglich, werden sie im Hinblick auf ihre Eigenschaften für Bohrarbeiten spezifisch beschrieben, z.b. nach Druckfestigkeit, Gesteinsart und -körnung, Bewehrungsanteil. Tabelle E11.20: Bodenklassen nach DIN : Bohrarbeiten E.12 Frostempfindlichkeitsklassen Vor allem im Straßenbau spielt die Frostempfindlichkeit der Böden eine besondere Rolle. Frost führt in bindigen Böden dazu, dass kapillar angezogenes Wasser friert und sich Eiskristalle bilden, die unter Druckausübung und Verdrängung anwachsen. Nach dem Abtauen des Eises und unter Belastung brechen die entstandenen Hohlräume zusammen. Nach ZTVE-StB 97 für Erdarbeiten im Straßenbau besteht folgende Klassifizierung im Hinblick auf die Frostempfindlichkeit:

17 Klassifikation der Böden E.17 Frostempfindlichkeit Kurzzeichen nach DIN (06/2006) F1 nicht frostempfindlich GW, GI, GE, SW, SI, SE F2 gering bis mittel frostempfindlich TA, OT, OH, OK ST, GT, SU, GU 1) F3 sehr frostempfindlich TL, TM, UL, UM, OU, ST*, GT*, SU*, GU* 1) Zu F1 gehörig bei einem Anteil an Korn < 0,063 mm von 5 % bei U >= 15 oder 15 % bei U <= 6. Im Bereich 6 < U < 15 kann der für eine Zuordnung zu F1 zulässige Anteil an Korn < 0,063 mm linear interpoliert werden. Tabelle E12.10: Klassifikation der Frostempfindlichkeit von Bodenarten E.13 Klassifizierung nach Wiederverwertbarkeit Böden, die z.b. aus einer Baugrube ausgehoben werden, müssen an anderer Stelle wieder eingebaut werden. Sie werden damit wiederverwertet. Dabei ist darauf zu achten, dass anthropogen (vom Menschen bedingt) oder natürlich in den Boden gelangte Schadstoffe (die z.b. die Gesundheit oder die Trinkwasserqualität beeinflussen können) nicht in unzulässigem Umfang an den Einbauort verbracht werden. Je nach Einbauort werden daher Anforderungen an die Inhaltsstoffe gemacht. Oder anders herum: Je nach Belastung eines Bodens kann er uneingeschränkt oder nur eingeschränkt (nutzungsbezogen) wieder eingebaut werden. Ein praktisch unbelasteter Boden kann im Hinblick auf diesen Gesichtspunkt überall wiederverwendet werden, ein stark belasteter Boden darf nur an Stellen wiedereingebaut werden, wo er keinen Schaden anrichten kann. Eventuell muss er vor einer Wiederverwendung besonders behandelt werden (Reinigung durch Bakterien, thermische Behandlung, Einmischen von Bindemitteln). Die entsprechende Qualifizierung eines Aushubmaterials ist daher von erheblicher wirtschaftlicher Bedeutung für ein Bauvorhaben mit Aushubarbeiten. Parameter Zuordnungswerte (mg/kg) Z 0 Z 1.1 Z 1.2 Z 2 ph-wert 1) 5,5-8 5, EOX Kohlenwasserstoffe Σ BTEX < Σ LHKW < Σ PAK n. EPA 1 5 2) 15 3) 20 Σ PCB (Congenere nach DIN 51527) 0,02 0,1 0,5 1 Arsen Blei Cadmium 0, Chrom (ges.) Kupfer Nickel Quecksilber 0, Thallium 0, Zink Cyanide (ges.) ) 2) 3) Niedrigere ph-werte stellen allein kein Auschlusskriterium dar. Bei Überschreitungen ist die Ursache zu prüfen. Einzelwerte für Naphtalin und Benzo-[a]-Pyren jeweils kleiner als 0,5. Einzelwerte für Naphtalin und Benzo-[a]-Pyren jeweils kleiner 1,0. Die Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) hat dazu eine Klassifizierung mit Hilfe von Zuordnungswerten erarbeitet. Es sind Zuordnungswerte Tabelle E13.10: Zuordnungswerte Feststoff für Boden Z0, Z1,..., Z5 anhand der Schadstoffe im Feststoff und im Eluat (Wasser, welches im Kontakt mit dem Boden Schadstoffe aufnehmen konnte) festgelegt, die die Wiederverwertbarkeit steuern: Belastungen unterhalb der Zuordnungswerte Z0 erlauben uneingeschränkten Einbau, unterhalb Z2 einen eingeschränkten Einbau und Böden mit Schadstoffzuordnungen oberhalb Z2 müssen in speziell geeigneten Deponien eingebaut oder abgelagert werden. Als Beispiel sind die Zuordnungswerte, die bei Boden-Feststoffen anzuwenden sind, in Tabelle E13.10 aufgeführt.

18 Klassifikation der Böden E.18 E.14 Schrifttum ASTM (1999) Annual Book of ASTM Standards; Volume 4.08: Soil and Rock (I), D DIN (09/1987), DIN EN ISO (01/2007), DIN EN ISO (04/2004), DIN (10/2006), DIN (10/2006), DIN (12/2000) EICHLER, K. (2000): Fels- und Tunnelbau 352 S., Expert-Verlag (Renningen-Malmsheim) FLOSS, R. (1997): ZTVE StB 94, Kommentar mit Kompendium Erd- und Felsbau, Kirschbaum Verlag, Bonn KRABBE, W.(1958): Über die Schrumpfung bindiger Böden. Mitteilung der Hannoverschen Versuchsanstalt für Grundbau und Wasserbau. Eigenverlag LAGA (1997): Mitteilungen der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall Nr. 20, Anforderungen an die stoffliche Verwertung von mineralischen Reststoffen / Abfällen - Technische Regeln -, Erich Schmidt Verlag. SCHEIDIG (1967) in SCHULTZE, E. & MUHS, H. (1967): Bodenuntersuchungen für Ingenieurbauten. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York. SMOLTCZYK, U. (1972): Keupermechanik. Vorträge Baugrundtagung, S