Lagerungsdichte und Dichte der Festsubstanz

24.06.2016 Lagerungsdichte und Dichte der Festsubstanz Seminar Methodenseminar der chemischen, physikalischen und biologischen Bodenanalytik STEVEN LANGE LANDNUTZUNG UND WASSERBEWIRTSCHAFTUNG

Gliederung 1. Grundlagen und Definition 2. Methoden zur Bestimmung der Lagerungsdichte 2.1. Einstichprobe 2.2. Rammsondierung 2.3. Stechzylinder Probenahme 2.4. Sandersatz-Verfahren / Densitometer-Verfahren 3. Methoden zu Bestimmung Dichte der Festsubstanz 3.1. Bestimmung der Reindichte nach DIN EN 1936 3.2. Pyknometer 3.3. Tauchwägung 4. Fallbeispiele - Mit Raps als Gründünger Bodenverdichtungen beseitigen 5. Abbildungsverzeichnis 6. Quellen 2

1.Lagerungsdichte Lagerungsdichte, Bodendichte, Raumgewicht, Volumengewicht Dichte des trockenen Bodens in natürlicher Lagerung, d.h. Dichte der Festsubstanz einschließlich des Porenraums, angegeben in Masse pro Volumeneinheit. Durchwurzelbarkeit des Bodens 3

Typischer Verlauf der Lagerungsdichte in einem Waldbodenprofil: (Braunerde auf oberem Buntsandstein) Abb. 1 Bodenprofil mit Buntsandstein Abb. 2 4

1.Dichte der Festsubstanz Prinzipiell kann man allgemein als Dichte der Festsubstanz die Dichte von Quarz (2,65 g cm -3 ) annehmen, da der Großteil der Festsubstanz aus diesem Material besteht. 5

2. Methoden zur Bestimmung der Lagerungsdichte 6

2.1. Einstichprobe Sehr subjektiv und daher ungeeignet für eine fachliche Aussage 7

nach DIN 4094 werden unterschieden in: 2.2. Rammsondierung leichte Rammsonde mittelschwere Rammsonde schwere Rammsonde (Gewicht 10 kg, Fallhöhe 50 cm) (Gewicht 30 kg, Fallhöhe 50 cm) (Gewicht 50 kg, Fallhöhe 50 cm) 15 bis 30 Schlägen je Minute, max. 60 schwere Rammsondierung zur Ermittlung der Lagerungsdichte Abb. 3 Leichte Rammsonde (Künzelstab) zur Verdichtungsprüfung Abb. 4 8

Prüfbericht Rammsondierung DIN 4094-3 Abb. 5 9

2.3. Stechzylinder Probenahme Probenahme in Stechzylindern (DIN 19683 Bl. 12) 1. Entnahme der Probe, verpackt in Tüten 2. wiegen der Probe, nach Reinigen 3. 2 Tage im Trockenschrank bei 104 o C 4. erneutes wiegen der Proben Stechzylinder und Zubehör Abb. 6 Abb. 7 10

2.4. Sandersatzverfahren / Densitometer-Verfahren Ballon-Verfahren Abb. 8 Sandersatz-Verfahren Abb. 9 11

Ballon-Verfahren: entfernen der Grasnarbe, ebene Auflagefläche Ring auflegen und inneren Boden, ca 5cm tief ausheben Densitometer aufsetzen, Gummiblase geht in die Grube Durch das Auffüllen mit Wasser wird das Volumen ermittelt Sandersatzverfahren: ähnliches Prinzip, nur wird die Mulde mit einem Sand, bekannter Dichte aufgefüllt Gewicht der entnommenen Probe bekannt, sowie des Ersatzsandes Vg=ms/ρs Die Bodendichte (ρ) kann nun anhand der Formel: ρ=m/vg berechnet werden Die Masse des ausgehobenen Bodens (m) Volumen der Grube (Vg) verbrauchte Sandmenge (ms) Dichte (ρs) des Sandes Bodendichte (ρ) 12

3. Methoden zur Bestimmung Dichte der Festsubstanz 13

Als Bodendichte (df) bezeichnet man die Dichte der festen Bodenbestandteile ohne Berücksichtigung der Hohlräume, d.h. das Verhältnis von Masse zu Volumen der Bodenfestsubstanz. 14

3.1. Bestimmung der Reindichte/Rohdichte nach DIN EN 1936 Reindichte: -Dichte des Gesteins ohne den Porenraum -Verhältnis Masse eines Probekörpers/Volumen der festen Bestandteile -Verhältnis von Rohdichte/Reindichte-Ermittlung Dichtigkeitsgrad Rohdichte: -das Gewicht des trockenen Gesteins -Verhältnis zwischen Masse des trockenen Probekörpers und dem Rohvolumen 15

3.2. Pyknometer Verdrängung der im Gefäß befindlichen Flüssigkeit Pyknometer Abb. 10 16

3.3. Tauchwägung 1. Messbecher gefüllt mit Wasser 2. Probe genau abwiegen, danach in den Messbecher einfüllen 3. Überschüssiges Wasser auffangen und messen 4. Wert ist das Volumen der Probe 5. Nun die Werte in die Gleichung einsetzen 6. Dichte der Festsubstanz berechnet 17

4. Fallbeispiele aus der Praxis Mit Raps als Gründünger Bodenverdichtungen beseitigen By Baumschule2000 on 25. September 2014 -Ein verdichteter Untergrund macht es den Wurzeln unmöglich, sich nach der Anwachsphase auszubreiten - Die eigentliche Versorgung mit Nährstoffen und Wasser aus dem tieferen Erdreich kann nicht stattfinden - Die Pflanze wächst nur kümmerlich oder stirbt langfristig gesehen ab 18

Raps (genauer Brassica napus var. napus Winterraps) ist ein Tiefwurzler bis zu 1m Aussaat 2-3cm tief Einarbeitung in den Boden, direkt nach der Blüte, sonst erneutes Austreiben Zusätzlicher Närstoffeintrag in den Boden Das Feinwurzelwerk des Rapses hinterlässt nach der Einarbeitung feine Kapillaren im Erdreich Abb.11 Monokultur Raps als Gründünger gegen die Bodenverdichtung 19

Danke für eure Aufmerksamkeit Wenn Fragen, dann fragen 20

Abbildungsverzeichnis: 1. https://www.bodenkunde.uni-freiburg.de/objekte/blockphys 2. http://www.waldwissen.net/wald/boden/fva_waldboden_steine/podsol_buntsandstein.jpg? hires 3. http://www.ifmu.de/baugrund/erkundung/sondierungen/ 4. http://www.ifmu.de/baugrund/erkundung/sondierungen/ 5. http://images.google.de/imgres?imgurl=http%3a%2f%2fwww.igewa.de%2fpruefbericht %2Fpbdph.jpg&imgrefurl=http%3A%2F%2Fwww.igewa.de%2Fpruefbericht%2Fpruefberi cht.shtml&h=1690&w=1138&tbnid=1jl2upipfilnom%3a&docid=an23owjvy8dv0m&ei =q9jrv6togmoqu5u9szaj&tbm=isch&client=firefoxb&iact=rc&uact=3&dur=562&page=1&start=0&ndsp=31&ved=0ahukewjkz7_6j77nahvd 1RQKHZteDJIQMwg-KBAwEA&bih=769&biw=1536 6. http://pfaerrich.de/sh/84.jpg 7. http://geotip.igt.ethz.ch/mediahandler.php?gfile=0000000749_001_w.gif&gtype=picture 8. http://www.geotechnik-gmbh.at/produkte/boden/dichte.htm#densitometer%20(ballon- Verfahren) 9. http://www.geotechnik-gmbh.at/produkte/boden/dichte.htm#sandersatzger%c3%a4t 10. http://www.hecht-assistent.de/typo3temp/pics/25710025_05_9b8d1fbdf4.jpg 11. http://www.blog.baumschule-2000.de/wp-content/uploads/2014/09/raps-als- Gr%C3%BCnd%C3%BCnger.jpg 21

Quellen: Burghardt, W. (1996): Urbaner Bodenschutz. Springer Verlag, Berlin Heidelberg. Blume, H.-P., Brümmer, G. W., Horn, R., Kandeler, E., Kögel-Knabner, I., Kretzschmar, R., Stahr, K. & Wilke, B.-M. (2010): Scheffer/Schachtschabel; Lehrbuch Der Bodenkunde; 16. Auflage. Springer-Verlag, Heidelberg. Blume, H.-P., Stahr, K. & Leinweber, P. (2011): Bodenkundliches Praktikum. 3. Auflage; Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg. H. Schumann, Einführung in die Gesteinswelt, 5. Auflage, Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen, 1975 Latsch, R. and Sauter, J. (2011): Density determination of grass silage Comparison of five measurement methods. Abstract, landtechnik 66 (2011), no. 6, pp. 418 421, 4 figures, 9 references http://www.soil.tu-bs.de/lehre/skripte/2013.skript.bodenphysik.pdf https://www.bodenkunde.uni-freiburg.de/objekte/blockphys Deutsches Institut für Normung, DIN19863 Bl.12 http://www.blog.baumschule-2000.de/mit-raps-gruenduenger-bodenverdichtungen-beseitigen/ 22