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Sieblinie Die ist eine Durchgangs oder Summenkurve mittels derer die Korngrößen verteilung eines Bodens Sedimentes oder

Sieblinie

Die Sieblinie ist eine Durchgangs- oder Summenkurve, mittels derer die Korngrößen­verteilung eines Bodens, Sedimentes oder Sedimentgesteins häufig grafisch dargestellt wird. Sie wird ermittelt durch eine Siebanalyse, das heißt durch Sieben der Probe, wobei nacheinander Siebe mit sukzessive abnehmender Maschenweite verwendet werden und jede Maschenweite einer bestimmten Korngröße entspricht. In der Durchgangskurve wird anschließend für jedes Sieb bestimmt, wie viel Prozent der Probe durch das Sieb gefallen sind. Dieser Massenanteil beschreibt folglich den Anteil von Körnern an der Gesamtmasse, deren Korngröße kleiner ist als die Siebweite. Die kleinsten Korngrößen (Schluff und Ton) werden, statt durch Sieben, durch Schlämmung „getrennt“.

Korngrößenzusammensetzung einer trockenen Biomasse, und die daraus abgeleitete Sieblinie

Einsatzbereiche Bearbeiten

Aufbau des Siebliniendiagramms Bearbeiten

Darstellung der Korngrößenverteilung verschiedener Böden im Siebliniendiagramm. Die S-förmigen Kurven für den Löss, den Feinsand, den Mittelsand und den Kiessand zeigen logarithmisch normalverteilte Korngrößen, wie sie typisch für Material sind, das auf natürliche Weise in einem strömenden Medium sedimentiert wurde. Der Fein- und der Mittelsand sind hierbei enggestuft bzw. gut sortiert, alle übrigen Materialien sind relativ oder deutlich weitgestuft bzw. schlecht sortiert.

Auf der horizontalen, logarithmisch skalierten Achse (Abszisse oder x-Achse) eines Siebliniendiagramms werden die Korngrößen aufgetragen, auf der senkrechten Achse (Ordinate oder y-Achse) der Prozentanteil der jeweiligen Siebdurchgänge (im englischsprachigen Raum sind die Achsen vertauscht). Der Prozentanteil, den eine bestimmte Korngröße an einer bestimmten Probe hat, wird auch als Kornfraktion bezeichnet. Die Sieblinienkurve ist eine Summenkurve, das heißt, sie stellt die Korngrößenverteilung kumulativ (aufsummiert) dar. Daher verläuft sie stets von links unten nach rechts oben.

Eigenschaften und Rückschlüsse auf die Probe Bearbeiten

Allgemeines Bearbeiten

Die Form einer Sieblinie kann numerisch durch die Unförmigkeitszahl CU und die Krümmungszahl CC ausgedrückt werden. „Breite“ Sieblinienkurven mit geringem Anstieg (CU > 6, CC zwischen 1 und 3) zeigen, dass die Probe ein relativ breites Korngrößenspektrum hat, das heißt, sie enthält viele verschiedene Kornfraktionen und diese in annähernd gleichen Anteilen. Man spricht in solchen Fällen auch von einem weitgestuften Material, in der Sedimentologie und Bodenkunde auch von einer schlechten Kornsortierung. „Enge“ Sieblinienkurven mit zumindest abschnittsweise sehr steilem Anstieg zeigen, dass die Probe ein relativ schmales Korngrößenspektrum hat, das heißt, es enthält nur wenige und überdies sehr ähnliche Kornfraktionen oder aber diese sind zumindest stark vorherrschend. Man spricht in solchen Fällen auch von einem enggestuften Material, in der Sedimentologie und Bodenkunde auch von einer guten Kornsortierung.

Unförmigkeits- und Krümmungszahl einer Probe sind zudem Kenngrößen für die Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit (Permeabilität) des Bodens oder Gesteins, dem die Probe entstammt, z. B. nach Hazen oder Beyer, sowie für die der Filterregel nach Terzaghi. Für die Permeabilität gilt aber schon der sogenannte wirksame Kornduchmesser d10, jene Korngröße, bei der die Siebkurve die 10-Prozent-Marke schneidet, als guter Indikator.

Idealsieblinien, Fuller-Parabel Bearbeiten

Die Kornverteilung, die auf Untersuchungen von W. B. Fuller und S. E. Thompson Anfang des 20. Jahrhunderts über optimale Kornzusammensetzungen zurückgeht, lässt sich beschreiben durch:

mit:

Die Idealsieblinie mit , die von Fuller und Thompson als günstige Kornverteilung angesehen wurde, wird als Fuller-Parabel bezeichnet. Bei dieser Kornverteilung ist der Hohlraumgehalt relativ gering, hohlraumärmste Korngemenge ergeben sich bei .

In der Betonherstellung werden Korngemenge mit verwendet. Nach DIN 1045-2 werden die Sieblinien A , B und C unterschieden. In der Graphik sind diese Idealsieblinien für dargestellt.

Ausfallkörnung Bearbeiten

Sieblinie für Betonzuschlag mit Größtkorn 31,5 mm

Die Sieblinie Nr. 2 in der nebenstehenden Grafik stellt eine Probe mit Ausfallkörnung dar. Dies bedeutet, dass in der Probe eine oder mehrere Korngrößen zwischen der größten und der kleinsten Korngröße nicht vorhanden sind. So bekommt die Sieblinie einen unstetigen Verlauf, da die Kurve im Bereich der fehlenden Kornfraktionen waagerecht verläuft. Man spricht hierbei auch von einer intermittierenden Stufung. Es könnte sich bei einer solchen Probe um ein speziell zusammengestelltes Baustoffgemisch handeln, bei dem bewusst bestimmte Korngrößen weggelassen wurden, sodass das damit hergestellte Baumaterial ein möglichst hohes Porenvolumen aufweist, beispielsweise Leichtbeton oder offenporiger Asphalt.

Deutsches Sieblinienstandardformular Bearbeiten

Bei den deutschen Sieblinienstandardformularen wird links unten in der Regel der Anteil der Feinkörnung eingetragen, rechts oben ist der Anteil der Grobelemente einzutragen.

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Dieter D. Genske: Ingenieurgeologie – Grundlagen und Anwendung. 2. Auflage, Springer Spektrum, 2014, ISBN 978-3-642-55387-5, S. 199 ff.
  2. Hans-Peter Blume, Gerhard W. Brümmer, Rainer Horn, Ellen Kandeler, Ingrid Kögel-Knabner, Ruben Kretzschmar, Karl Stahr, Berndt-Michael Wilke, Sören Thiele-Bruhn, Gerhard Welp: Scheffer/Schachtschabel. Lehrbuch der Bodenkunde. 16. Auflage, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg/Berlin 2010, ISBN 978-3-8274-1444-1, S. 173 f.
  3. Hans Füchtbauer: Sandsteine. S. 97–184 in Hans Füchtbauer (Hrsg.): Sedimente und Sedimentgesteine. 4., gänzlich neubearbeitete Auflage. Schweizerbart, Stuttgart 1988, ISBN 3-510-65138-3, S. 129 ff.
  4. Allen Hazen: Experiments on the purification of sewage at the Lawrence Experimental Station. 24th Annual Report to the State Board of Health, Commonwealth of Massachusetts, Public Document 34, Write and Potter Printing Co., 1894, S. 393–555
  5. W. Beyer: Zur Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit von Kiesen und Sanden aus der Kornverteilungskurve. Wasserwirtschaft und -technik. Bd. 14, Nr. 6, 1964, S. 165–168.
  6. Lars Meyer: Zum Einfluss der Kontaktzone bei der Modellierung des Elastizitätsmoduls von Beton, Dissertation, Aachen 2007, S. 102 f. (PDF)
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Die Sieblinie ist eine Durchgangs oder Summenkurve mittels derer die Korngrossen verteilung eines Bodens Sedimentes oder Sedimentgesteins haufig grafisch dargestellt wird Sie wird ermittelt durch eine Siebanalyse das heisst durch Sieben der Probe wobei nacheinander Siebe mit sukzessive abnehmender Maschenweite verwendet werden und jede Maschenweite einer bestimmten Korngrosse entspricht In der Durchgangskurve wird anschliessend fur jedes Sieb bestimmt wie viel Prozent der Probe durch das Sieb gefallen sind Dieser Massenanteil beschreibt folglich den Anteil von Kornern an der Gesamtmasse deren Korngrosse kleiner ist als die Siebweite Die kleinsten Korngrossen Schluff und Ton werden statt durch Sieben durch Schlammung getrennt Korngrossenzusammensetzung einer trockenen Biomasse und die daraus abgeleitete Sieblinie Inhaltsverzeichnis 1 Einsatzbereiche 2 Aufbau des Siebliniendiagramms 3 Eigenschaften und Ruckschlusse auf die Probe 3 1 Allgemeines 3 2 Idealsieblinien Fuller Parabel 3 3 Ausfallkornung 4 Deutsches Sieblinienstandardformular 5 EinzelnachweiseEinsatzbereiche BearbeitenBauwirtschaft zwecks wirtschaftlicher Herstellung eines Betons oder Mortels Bodenkunde um eine Bodenart nach Korngrosse zu klassifizieren Gartnerei um ein ideales Wachstumssubstrat anzumischen Hydrogeologie und Ingenieurgeologie um die Wasserdurchlassigkeit eines Bodens oder Gesteins abzuschatzen Sedimentologie um ein Sediment oder Sedimentgestein nach Korngrosse zu klassifizieren und dessen Ablagerungsbedingungen rekonstruieren zu konnen energetische Biomassenutzung um die Transport und Feuerungseigenschaften von stuckigen Biomassen zu bestimmen Aufbau des Siebliniendiagramms Bearbeiten nbsp Darstellung der Korngrossenverteilung verschiedener Boden im Siebliniendiagramm Die S formigen Kurven fur den Loss den Feinsand den Mittelsand und den Kiessand zeigen logarithmisch normalverteilte Korngrossen wie sie typisch fur Material sind das auf naturliche Weise in einem stromenden Medium sedimentiert wurde Der Fein und der Mittelsand sind hierbei enggestuft bzw gut sortiert alle ubrigen Materialien sind relativ oder deutlich weitgestuft bzw schlecht sortiert Auf der horizontalen logarithmisch skalierten Achse Abszisse oder x Achse eines Siebliniendiagramms werden die Korngrossen aufgetragen auf der senkrechten Achse Ordinate oder y Achse der Prozentanteil der jeweiligen Siebdurchgange im englischsprachigen Raum sind die Achsen vertauscht Der Prozentanteil den eine bestimmte Korngrosse an einer bestimmten Probe hat wird auch als Kornfraktion bezeichnet Die Sieblinienkurve ist eine Summenkurve das heisst sie stellt die Korngrossenverteilung kumulativ aufsummiert dar Daher verlauft sie stets von links unten nach rechts oben Eigenschaften und Ruckschlusse auf die Probe BearbeitenAllgemeines Bearbeiten Die Form einer Sieblinie kann numerisch durch die Unformigkeitszahl CU und die Krummungszahl CC ausgedruckt werden Breite Sieblinienkurven mit geringem Anstieg CU gt 6 CC zwischen 1 und 3 zeigen dass die Probe ein relativ breites Korngrossenspektrum hat das heisst sie enthalt viele verschiedene Kornfraktionen und diese in annahernd gleichen Anteilen Man spricht in solchen Fallen auch von einem weitgestuften Material in der Sedimentologie und Bodenkunde auch von einer schlechten Kornsortierung Enge Sieblinienkurven mit zumindest abschnittsweise sehr steilem Anstieg zeigen dass die Probe ein relativ schmales Korngrossenspektrum hat das heisst es enthalt nur wenige und uberdies sehr ahnliche Kornfraktionen oder aber diese sind zumindest stark vorherrschend Man spricht in solchen Fallen auch von einem enggestuften Material in der Sedimentologie und Bodenkunde auch von einer guten Kornsortierung 1 2 3 Unformigkeits und Krummungszahl einer Probe sind zudem Kenngrossen fur die Bestimmung der Wasserdurchlassigkeit Permeabilitat des Bodens oder Gesteins dem die Probe entstammt z B nach Hazen 4 oder Beyer 5 sowie fur die der Filterregel nach Terzaghi Fur die Permeabilitat gilt aber schon der sogenannte wirksame Kornduchmesser d10 jene Korngrosse bei der die Siebkurve die 10 Prozent Marke schneidet als guter Indikator Idealsieblinien Fuller Parabel Bearbeiten Die Kornverteilung die auf Untersuchungen von W B Fuller und S E Thompson Anfang des 20 Jahrhunderts uber optimale Kornzusammensetzungen zuruckgeht lasst sich beschreiben durch A d d d max q displaystyle A d left frac d d text max right q nbsp mit A d displaystyle A d nbsp Massenanteil mit Korndurchmesser kleiner als d displaystyle d nbsp bezogen auf Gesamtmasse d max displaystyle d text max nbsp Grosstkorndurchmesser des Korngemenges d displaystyle d nbsp Korndurchmesser 0 d d max displaystyle 0 leq d leq d text max nbsp q displaystyle q nbsp Kornungsexponent Die Idealsieblinie mit q 0 5 displaystyle q 0 5 nbsp die von Fuller und Thompson als gunstige Kornverteilung angesehen wurde wird als Fuller Parabel bezeichnet Bei dieser Kornverteilung ist der Hohlraumgehalt relativ gering hohlraumarmste Korngemenge ergeben sich bei q 0 4 displaystyle q 0 4 nbsp In der Betonherstellung werden Korngemenge mit 0 2 q 0 7 displaystyle 0 2 leq q leq 0 7 nbsp verwendet Nach DIN 1045 2 werden die Sieblinien A q 0 7 displaystyle q 0 7 nbsp B q 0 35 displaystyle q 0 35 nbsp und C q 0 22 displaystyle q 0 22 nbsp unterschieden 6 In der Graphik sind diese Idealsieblinien fur d max 32 m m displaystyle d text max 32 mathrm mm nbsp dargestellt Ausfallkornung Bearbeiten nbsp Sieblinie fur Betonzuschlag mit Grosstkorn 31 5 mmDie Sieblinie Nr 2 in der nebenstehenden Grafik stellt eine Probe mit Ausfallkornung dar Dies bedeutet dass in der Probe eine oder mehrere Korngrossen zwischen der grossten und der kleinsten Korngrosse nicht vorhanden sind So bekommt die Sieblinie einen unstetigen Verlauf da die Kurve im Bereich der fehlenden Kornfraktionen waagerecht verlauft Man spricht hierbei auch von einer intermittierenden Stufung 1 Es konnte sich bei einer solchen Probe um ein speziell zusammengestelltes Baustoffgemisch handeln bei dem bewusst bestimmte Korngrossen weggelassen wurden sodass das damit hergestellte Baumaterial ein moglichst hohes Porenvolumen aufweist beispielsweise Leichtbeton oder offenporiger Asphalt Deutsches Sieblinienstandardformular BearbeitenBei den deutschen Sieblinienstandardformularen wird links unten in der Regel der Anteil der Feinkornung eingetragen rechts oben ist der Anteil der Grobelemente einzutragen Einzelnachweise Bearbeiten a b Dieter D Genske Ingenieurgeologie Grundlagen und Anwendung 2 Auflage Springer Spektrum 2014 ISBN 978 3 642 55387 5 S 199 ff Hans Peter Blume Gerhard W Brummer Rainer Horn Ellen Kandeler Ingrid Kogel Knabner Ruben Kretzschmar Karl Stahr Berndt Michael Wilke Soren Thiele Bruhn Gerhard Welp Scheffer Schachtschabel Lehrbuch der Bodenkunde 16 Auflage Spektrum Akademischer Verlag Heidelberg Berlin 2010 ISBN 978 3 8274 1444 1 S 173 f Hans Fuchtbauer Sandsteine S 97 184 in Hans Fuchtbauer Hrsg Sedimente und Sedimentgesteine 4 ganzlich neubearbeitete Auflage Schweizerbart Stuttgart 1988 ISBN 3 510 65138 3 S 129 ff Allen Hazen Experiments on the purification of sewage at the Lawrence Experimental Station 24th Annual Report to the State Board of Health Commonwealth of Massachusetts Public Document 34 Write and Potter Printing Co 1894 S 393 555 W Beyer Zur Bestimmung der Wasserdurchlassigkeit von Kiesen und Sanden aus der Kornverteilungskurve Wasserwirtschaft und technik Bd 14 Nr 6 1964 S 165 168 Lars Meyer Zum Einfluss der Kontaktzone bei der Modellierung des Elastizitatsmoduls von Beton Dissertation Aachen 2007 S 102 f PDF Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Sieblinie amp oldid 223706632