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Klassifikation der Böden E.1
Lehrstuhl für Grundbau, Bodenmechanik, Felsmechanik und Tunnelbau
Vo/Hy 02.02.16 C:\Users\zg\AppData\Local\Microsoft\Windows\Temporary Internet Files\Content.Outlook\GN1XBHH6\VorlG-E-
Klassifikation.doc
E Klassifikation von Boden und Fels
E.1 Allgemeines zur Klassifikation
Klassifizierungssysteme dienen der Ordnung und Organisation komplexer Strukturen, wobei sie zielgerichtet Ähnlichkei-
ten 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 18196 (06/2006)
eine Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke an. Weitere Klassifizierungen betreffen beispielsweise die Frostsi-
cherheit, 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 be-
trachtet wird, wird im Fels ein festes Grundmaterial betrachtet, das einerseits durch seine Festigkeit und Härte zu beschrei-
ben 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 unterschei-
den, 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
Gesteinsdruck-
festigkeit (MN/m2)
Gering 1,5 - 15
Mäßig 15 - 50
Fest 50 - 120
sehr fest 120 - 230
extrem fest > 230
Bezeichnung der
Festigkeit
Gesteinsdruck-
festigkeit (MN/m2)
sehr mürb 0,6 - 1,25
mürb 1,25 - 5
mürb - hart 5 - 12,5
mäßig hart 12,5 - 50
hart 50 - 100
sehr hart > 100
Tabelle E02. 20: Felsklassifikationen entsprechend der Gesteinsdruckfestigkeit
Seite
Klassifikation der Böden E.2
Kornbindung /
Festigkeit Geländeversuch
sehr gut mit Stahlnagel / Messer nicht ritzbar,
Hammer federnd + klingend
gut mit Stahlnagel / Messer schwer ritzbar,
Hammer klingend
mäßig mit Stahlnagel / Messer leicht ritzbar,
mit Hammer leicht zu zerschlagen,
klingend
schlecht bzw. fest Abreiben von Gesteinsteilchen mit den
Fingern leicht möglich bzw. mit dem Fin-
gernagel ritzbar
mürbe bzw. milde Kanten mit den Fingern abbrechbar
entfestigt Gestein mit den Fingern zerdrückbar
Tabelle E02.30: Klassifikation der Kornbindung (DIN EN ISO 14689-1, NA. 5)
mittlerer Abstand (cm)
Toleranz ± 20 %
Bezeichnung
der Klüftung
Bezeichnung der
Schieferung / Schichtung
< 1 - blättrig
1 – 5 sehr stark
klüftig
dünnplattig
5 – 10 stark klüftig dickplattig
0 – 30 klüftig dünnbankig
30 – 60 schwach klüftig dickbankig
> 60 kompakt massig
Winkelbereich (°)
Toleranz ± 5°
Bezeichnung
0 - 10 söhlig
10 - 30 flach
30 - 60 geneigt
60 - 90 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 Überlagerun-
gen und in Verbindung mit chemischen Umbildungen der Minerale zu Gestein verfestigt (Diagenese). Dabei bleiben im Ge-
füge 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 Oxydati-
on ansetzt. Auch in magmatischen und metamorphen Gesteinen setzt physikalische und chemische Verwitterung an Trenn-
flächen ein. Im Verlauf des fortschreitenden Verwitterungsprozesses zerfällt der zunächst feste Tonstein, Kalkstein, Schluff-
stein, 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.
Bild E02.10: Körnungslinien bei fortschreitender
Verwitterung; die "Sandfraktion" bei geringerer Ver-
witterung besteht aus Tonsteinteilchen Korngröße d [mm]
zunehmende Verwitterung
Ge
wic
hts
an
teil
Seite
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. 10 - 35 % Tongehalt; w = 5..15 %;
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 = 12..20 %; 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 Grobbestandtei-
le, 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 Merk-
blatt für die Felsgruppenbeschreibung werden vier Verwitterungsgrade unterschieden.
Kurz-
zei-
chen
Bezeich-
nung
Merkmal Gestein Merkmal Gebirge
VU unverwittert unverwittert, frisch,
kein Verwitterungseinfluss erkennbar
keine verwitterungsbedingte
Auflockerung an Trennflächen
VA angewittert auf frischer Bruchfläche Verwitterung von einzelnen
Mineralkörnern erkennbar (Lupe),
beginnende Mineralumbildung und Verfärbung
Teilweise Auflockerungen
an Trennflächen
VE entfestigt durch Verwitterungsvorgänge gelockertes,
jedoch noch im Verband befindliches Mineralgefüge,
meist in Verbindung mit Mineralumbildung,
insbesondere mit und an Trennflächen
vollständige Auflockerung
an Trennflächen
VZ zersetzt noch im Gesteinsverband befindliches, durch Mineral-
neubildung verändertes Gestein ohne Festgesteins-
eigenschaften (z. B. Umwandlung von Feldspäten zu
Tonmineralen, von Tonschiefer zu Ton)
Kluftkörper ohne
Festgesteinseigenschaften
Tabelle E02.50: Verwitterungsgrad nach dem Merkblatt für die Felsgruppenbeschreibung
Die Verwitterung von Graniten ist in SCHOLZ (2003) beschrie-
ben. 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 Verwitterungspro-
zesse an den Ecken und Kanten stärker als auf den Kluftflächen
auswirken, runden sich die Kluftkörper häufig im Zuge der Ver-
witterung zu charakteristischen Wollsäcken. Endprodukt der
Verwitterung von Graniten ist reiner Ton, z.B. Kaolin. 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 Abnah-
me der Korngröße und Dichte einhergeht.
Bild E02.20: Trockenrohdichte und Porenraum in
Abhängigkeit von der Verwitterung, ermittelt an
Tittlinger Granit.
Verwitterungsstufe
Porenraum [%]
Trockenrohdichte [g/cm³]
Porenraum
Trockenroh-
dichte
Seite
Klassifikation der Böden E.4
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 4022-1,
seit Januar 2007 gilt DIN EN ISO 14688-1. 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 4022-1
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 ermittel-
ten 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 Casa-
grande 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 bin-
digen (oder auch feinkörnigen) Böden unterschieden. Der Begriff "gemischtkörnige Böden" wird nach DIN 4022-1 ver-
wendet, 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 E03.20. Das Beispiel ist
ein norddeutscher Wattsand. Gelegentlich wird zur Kennzeichnung eines nichtbindigen Bodens auch ein Körnungsdrei-
eck benutzt, bei dem man die drei am stärksten vertretenen Hauptbodenarten über den 3 Seiten aufträgt. Diese Darstel-
lung 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 4022-1), die im dargestellten Fall
05/29/52/14 wäre.
a)
a)
c)
b)
c)
d) e) f)
b)
c)
d)
a) b)
c) d)
Seite
Klassifikation der Böden E.5
0,2 0,5 2 6 20 60
0,002
0,006
0,02
0,06
100
80
60
40
20
0
Cl Si Sa Gr Co
d10=0,006 d30=0,043
d60=0,30
Korngröße d [mm]
Gewichtsanteil [%
]
Bild E03.10: Beispiel für eine Sieblinie Bild E03.20: Kornverteilungslinie Aus der Sieblinie kann der "wirksame Korndurchmesser" d10 entnommen werden, der für die Beurteilung der Durchläs-
sigkeit eines Bodens erfahrungsgemäß ein guter Indikator ist.
Die Form der Sieblinie lässt sich stark vereinfacht durch die Ungleichförmigkeitszahl Cu (auch U)
Cu = d60 / d10
kennzeichnen; differenzierter durch Hinzunahme der Krümmungszahl (DIN 18196 (06/2006), S. 2)
Cc = (d30)2 / (d10⋅d60).
Wenn CU > 6 und Cc 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).
Bild E03.30: Beispiel (Wattsand) für einen enggestuften
Boden: Bandbreite der innerhalb einer Schicht gemesse-
nen Körnungslinien
Bild E03.40: Beispiel (Geschiebemergel) für einen weitge-
stuften Boden: Bandbreite der innerhalb einer Schicht
gemessenen Körnungslinien
Schlämmkorn
100
80
60
40
20
Siebkorn
0
20
40
60
80
Sandkorn Kieskorn Schluffkorn Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob-
Fein
stes
d [mm]
Ge
wic
hts
an
teil
[%]
Schlämmkorn
100
80
60
40
20
Siebkorn
0
20
40
60
80
Sandkorn Kieskorn Schluffkorn Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob-
Fein
stes
d [mm]
Ge
wic
hts
an
teil
[%]
Korngröße d [mm]
Gewichtsanteil [%]
0,002
0,006
0,02
0,06
0,2
0,6
2,0
6,0
20
60
20
10
Seite
Klassifikation der Böden E.6
Bereich
(DIN EN ISO
14688-1)
Benennung
(DIN EN ISO
14688-1)
Kurzzeichen
(DIN EN ISO
14688-1)
Kurzzeichen
(DIN 4022-1)
Korngrößenbereich
[mm]
manuelle Bestimmung
sehr grobkörni-
ger Boden
großer Block LBo [-] > 630
Block Bo Y > 200 - 630 Kopfgröße
Stein Co X > 63 - 200 größer als Hühnereier
grobkörniger
Boden
Kies
Grobkies
Mittelkies
Feinkies
Gr
CGr
MGr
FGr
G
gG
mG
fG
> 2 - 63
> 20 - 63
> 6,3 - 20
> 2,0 - 6,3
Hühnerei
Haselnuss
Erbse
Streichholzkopf
Grieß
Sand
Grobsand
Mittelsand
Feinsand
Sa
CSa
MSa
FSa
S
gS
mS
fS
> 0,063 - 2,0
> 0,63 - 2,0
> 0,2 - 0,63
> 0,063 - 0,2
feinkörniger
Boden
Schluff
Grobschluff
Mittelschluff
Feinschluff
Si
CSi
MSi
FSi
U
gU
mU
fU
> 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;
Ton Cl T < 0,002
ausgeprägt plastisch
trocken: nur zu zerbre-
chen;
feucht: seifig, glänzig,
knetbar, vom Finger nur
abzuwaschen;
im Wasser: schwer auf-
zuweichen, geringe Trü-
bung 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 14688-1, Tab. 1 und DIN 4022-1)
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 geringe-
rem 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.
Seite
Klassifikation der Böden E.7
Bezeichnungen
für
Bodenart nach DIN 4022
feinkörnig Massenanteil < 0,06 mm:
> 40 %
gemischtkörnig Massenanteil < 0,06 mm:
≤ 40 % und ≥ 5 %
grobkörnig Massenanteil < 0,06 mm:
< 5 %
- Grobkorn schwimmt in Feikornmatrix
- knetbar - mind. mittlere Trocken-festigkeit DIN 4022
- Grobkorn bildet Korngerüst
Hauptanteil
T bzw. U (nach bestimmenden Eigenschaften, nicht nach KV!) G bzw. S
(Je nach größerem Massenanteil.
Sind sie etwa gleich groß (ca. 40 % - 60 %)),
dann G und S aus Plastizitäts-
diagramm:
U - Ip ≤ 4 oder
- unterhalb d. A-Linie
T - Ip ≥ 7 oder
- oberhalb d. A-Linie
feinkörnige
Nebenanteile
T, u bzw. U, t Wenn weniger als 3 % über oder unter der A-Linie
Allgemein nach den Eigenschaften und dem Einfluss
des feinkörnigen Nebenanteils (siehe Plastizität)
Die Bezeichnung "schwach" oder "stark" wird bei feinkör-
nigen Nebenanteilen nicht verwendet
Die Bezeichnung "schwach" oder "stark" wird bei fein-
körnigen Nebenanteilen nur verwendet, wenn sie von
besonders geringem bzw. besonders großen Einfluss
auf den Boden sind (nicht nach KV !)
grobkörnige
Nebenanteile
"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
Bezeichnun-
gen für
Bodenart nach DIN EN ISO 14688-1
feinkörnig (Boden klebt im nassen
Zustand)
gemischtkörnig grobkörnig (Boden klebt im
nassen Zustand
nicht)
sehr grobkörnig Massenanteil
> 63 mm
> 50%
- knetbar
- mindestens
mittlere Tro-
ckenfestig-
keit nach
DIN EN ISO
14688-1
Hauptanteil
Cl bzw. Si (nach bestimmenden Eigenschaften, nicht
nach Kornverteilung);
Unterscheidung über:
- Trockenfestigkeit
- Rüttelversuch
- Knetversuch
- Reibe-/ Schneidversuch
(Genaue Unterscheidung nur mit Plastizitäts-
diagramm möglich)
Gr bzw. Sa (Je nach größerem Massenanteil. Sind sie
etwa gleich groß, dann Gr / Sa)
Co bzw. Bo (Je nach größerem
Massenanteil)
feinkörnige
Nebenanteile
Bei feinkörnigem Hauptanteil wird kein fein-
körniger Nebenanteil genannt.
allgemein nach den Eigenschaften und dem Einfluss des fein-
körnigen 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 Korngrö-
ßenverteilung)
grobkörnige
Nebenanteile
"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 14688-1
Seite
Klassifikation der Böden E.8
Die granulometrische Bezeichnung der Böden, z.B. als Kies, Sand, Ton oder Schluff richtet sich entsprechend DIN EN
ISO 14688-1 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 ver-
wendet, 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 14688-1 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 Sondierungsergeb-
nissn näherungsweise abgeleitet. Bei der Benennung der Lagerungsdichte werden die in den folgenden Tabellen ver-
wendeten Bezeichnungen verwendet. Dabei ist die Ungleichförmigkeit des Bodens zu beachten und bei den Sondierun-
gen auch, ob sie oberhalb oder unterhalb des Grundwasserspiegels liegen. In der Tabelle sind außerdem typische Anga-
ben 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 Cu > 3
D (-)
Verdichtungsgrad
Dpr
Spitzenwiderstand
Drucksonde qs
(MN/m2)
Rammsondierungen
Schlagzahl
DPH N10 SPT N30
sehr locker < 0,2 0 – 5 0 – 4
locker 0,2 - 0,45 3 – 10 3 – 15
mitteldicht 0,45 - 0,65 ≥ 98 % ≥ 7,5 7 – 23 10 – 30
dicht > 0,65 ≥ 100 % ≥ 15 20 – >40 25 – >40
Tabelle E04.10: Bezeichnungen der Lagerungsdichte, Zuordnung zu Versuchsergebnissen bei ungleichförmigen
(Cu > 3) nichtbindigen Böden, je nach Korngrößenverteilung und Lage über oder im Grundwasser stark variierend
Bezeichnung bei Cu ≤ 3
D (-)
Verdichtungsgrad
Dpr
Spitzenwiderstand
Drucksonde qs
(MN/m2)
Rammsondierungen
Schlagzahl
DPH N10 DPL-5 N10
sehr locker < 0,15 < 2,0 0 – 1 0 – 3
locker 0,15 - 0,30 2,0 - 5,0 1 – 5 3 – 7
mitteldicht 0,30 - 0,50 ≥ 95 % 5,0 - 12,0 3 – 15 5 – 20
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
(Cu ≤ 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 IP bestimmt werden: entweder qualitativ im Knetversuch nach DIN 4022-1, 8.7 ("leicht", "mittel", "ausgeprägt
plastisch" ) oder DIN EN ISO 14688-1, 5.8 ("gering", "ausgeprägt plastisch") oder quantitativ durch die Bestimmung der
Fließgrenze wL (Übergang vom flüssigen zum plastischen Zustand) und der Ausrollgrenze wP (Übergang vom plasti-
schen zum halbfesten Zustand) nach DIN 18122 Teil 1 (Atterberg-Grenzwassergehalte).
Seite
Klassifikation der Böden E.9
Daraus folgt die Plastizität IP = wL - wP. Werte wL = 35 % bis
50 % kennzeichnen eine mittlere Plastizität. Bestimmung der Fließgrenze: im Fließgrenzenapparat von Casa-
grande (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 wL (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 homo-
genem Wassergehalt aufbereitet. Sie wird danach auf Filterpapier
zu 3 mm dicken Röllchen ausgerollt, bis diese zu zerbröckeln
beginnen. Der dann vorhandene Wassergehalt wird als Ausroll-
grenze wp bezeichnet. Bestimmung der Schrumpfgrenze (DIN 18122, Teil 2). Mit abneh-
mendem Wassergehalt nimmt das Volumen einer bindigen Boden-
probe ab. Die Probe schrumpft dabei durch die Kapillarkraft des
eingeschlossenen Wassers. Ab einem bestimmten Wassergehalt,
der Schrumpfgrenze ws , findet keine Volumenabnahme mehr statt
(Bild E05.20).
Nach CASAGRANDE (DIN 18196, Bild 1) erhält man eine verbes-
serte Einordnung bindiger Böden durch grafische Auftragung der
Plastizitätszahl IP über der Fließgrenze wL in der Plastizitätskarte,
siehe Bild E05.30.
Ein nichtbindiger Boden ist durch die Plastizität 0 gekennzeichnet.
Schluffe, die sonst nicht immer leicht von Tonen äußerlich zu un-
terscheiden sind, kann man an ihrer niedrigen Plastizität erkennen: IP ≤ 4 % kennzeichnet in der Regel Schluff, IP ≥ 7
% dagegen in der Regel Ton. Etwas verwirrend ist der Gebrauch des Begriffs Ton bei leicht plastischen Tonen, die hinsichtlich der Kornverteilung
überwiegend aus Schluff bestehen.
Bild E05.10: Fließgrenzengerät nach Casagrande
(aus DIN 18122, Teil 1)
Bild E05.20: Ermittlung der Schrumpfgrenze
Seite
Klassifikation der Böden E.10
Bei gleichem Tongehalt entsprechend der Kornverteilung können
verschiedene Böden unterschiedliche Plastizitäten aufweisen.
Deshalb bildet man das Verhältnis von Plastizität (in %) zu Tonan-
teil (in %) und erhält die Aktivitätszahl IA nach SKEMPTON (1953).
Sie erlaubt einen Rückschluss auf die Mineralart des enthaltenen
Tons. Es wird unterschieden: Ia < 0,75: inaktiver Ton, Ia > 1,25: aktiver Ton, dazwischen normal
aktiver Ton. Beispiele von Aktivitätszahlen reiner Tone siehe Tabel-
le E05.10.
E.6 Konsistenz bindiger Böden
Die Plastizitätszahl IP ist ein bodenphysikalischer Kennwert, der noch nichts über den aktuellen Zustand eines bindigen
Bodens aussagt. Deswegen stellt man eine Beziehung von IP zum natürlichen Wassergehalt w durch Berechnen der
Konsistenzzahl IC her: I
w- w
w- w
w- w = I
P
L
PL
L
C = . Im Ausland ist auch der "liquidity index" IL = 1-IC gebräuchlich.
Den Konsistenzzahlen werden Zustandsformen zugeordnet:
Ein Boden ist flüssig breiig weich steif halbfest
wenn IC < 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 Ic von > 1,25.
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 14688-1, dem Ton
und Schluffbereich zugeordnet werden.
Bild E05.30: Plastizitätsdiagramm mit A-Linie nach CASAGRANDE (DIN 18196)
Tonmineral Ak-
tivitätszahl
Kaolinit 0,33 ÷ 0,46
Illit 0,9
Calcium-Montmorillonit 1,5
Bentonit 7,2
Tabelle E05.10: Aktivitätszahlen für verschiedene
Tonminerale
Seite
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. Erfahrungs-
werte sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
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 ws , findet keine Volumenabnahme mehr statt (siehe Bild E05.20).
Nach KRABBE (1958) kann die Schrumpfgrenze mit ws = wL - 1,25 · IP 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 Wasser-
gehalt. Es sind viele Schäden an Häusern bekannt, die auf derartigen Tonen gebaut wurden. Haben sie z. B. steife Kon-
sistenz, 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 Schrumpf-
gefahr
< 5 gut gering
5 - 10 mittel mittel
10 - 15 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 anorgani-sche 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": über-wiegend pflanzliches Zersetzungsprodukt mit hohem Glühverlust und Wassergehalten bis zu 1500 %). Der Gehalt an organischer Substanz wird durch den Glühverlust Vgl (Verhältnis des Gewichtsverlusts bei mäßigem Glü-hen 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 18128. In Böden mit deutlichen organischen Anteilen sind Verformungen aus Zersetzungsvorgängen zu beachten.
Konsis-
tenz
undränierte
Scherfes-
tigkeit
cu (kN/m2)
Spitzen-
druck qs
(MN/m2)
Schlagzahl
DPH
N10
DPM
N10
DPL
N10
SPT
N30
breiig < 20 < 2,0 0 - 2 0 - 3 0 - 3 < 2
weich 20 - 60 2,0 - 5,0 2 - 5 3 - 8 3 - 10 2 - 6
steif 60 - 200 5,0 - 8,0 5 - 9 8 - 14 10 - 17 6 - 15
halbfest > 200 8,0 - 15,0 9 - 17 14 - 28 17 - 37 15 - 30
fest > 400 > 15,0 > 17 > 28 > 37 > 30
Tabelle E06.10: Zusammenhang zwischen der
Konsistenz bindiger Böden, der undränierten
Scherfestigkeit cu und dem Spitzendruck qs der
Drucksonde, den Schlagzahlen N10 der ver-
schiedenen Rammsonden sowie N30 des Stan-
dard-Penetration-Tests (SPT)
Seite
Klassifikation der Böden E.12
Im Zusammenhang mit organogenen Böden sollte der Kalkgehalt Vca (Verhältnis von Kalkgewicht zu Trockengewicht) be-stimmt werden, siehe DIN 18129. In der Regel stammt der Kalk von Pflanzen und Lebewesen (Muscheln, Schnecken, Koral-len). 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 be-zeichnet. Sie ist zu schützen und zu erhalten und entsprechend dem Bodenschutzgesetz bei Baumaßnahmen besonders zu behandeln.
E.9 Bodenklassifizierung nach DIN 18196 (06/2006)
In der Erdbaunorm DIN 18 196 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 E09.10.
Hauptgruppen
Definition und Bezeichnung
Korngrößen-Massenanteil
Gruppen
Kurzzeichen
Gruppensymbol
Erkennungsmerkmale Beispiele
Korndurchmesser ≤ 0,063
mm
≤ 2
mm
grobkörnige Böden
kleiner 5%
bis 60%
Kies (Grant)
eng gestufte Kiese GE steile Körnungslinie infolge Vorherr-
schens eines Korngrößenbereichs
Fluss- und Strand-
kies
weit gestufte Kies-Sand-
Gemische GW
über mehrere Korngrößenbereiche
kontinuierlich verlaufende Körnungsli-
nie
Terrassenschotter
intermittierend gestufte Kies-
Sand-Gemische GI
meist treppenartig verlaufende Kör-
nungslinie infolge Fehlens eines oder
mehrerer Korngrößenbereiche
vulkanische
Schlacken
über 60%
Sand
eng gestufte Sande SE steile Körnungslinie infolge Vorherr-
schens eines Korngrößenbereiches
Dünen- und
Flugsand, Fließ-
sand, Berliner
Sand, Be-
ckensand, Tertiär-
sand
weit gestufte Sand-Kies-
Gemische SW
über mehrere Korngrößenbereiche
kontinuierlich verlaufende Körnungsli-
nie
Moränensand,
Terrassensand
intermittierend gestufte Sand-
Kies-Gemische SI
meist treppenartig verlaufende Kör-
nungslinie infolge Fehlens eines oder
mehrerer Korngrößenbereiche
Granitgrus
gemischtkörnige Böden
5% bis 40% bis 60% Kies-
Schluff-
Gemi-
sche 5% bis 15% ≤ 0,063 mm GU
weit oder intermittierend gestufte Kör-
nungslinie, Feinkornanteil ist schluffig
Moränenkies
über 15% bis 40% ≤ 0,063 mm GU* Verwitterungskies
Kies-Ton-
Gemische
5% bis 15% ≤ 0,063 mm GT weit oder intermittierend gestufte Kör-
nungslinie, Feinkornanteil ist tonig
Hangschutt
über 15% bis 40% ≤ 0,063 mm GT* Geschiebelehm
über 60%
Sand-
Schluff-
Gemi-
sche
5% bis 15% ≤ 0,063 mm SU weit oder intermittierend gestufte Kör-
nungslinie, Feinkornanteil ist
schluffig
Tertiärsand
über 15% bis 40% ≤ 0,063 mm SU* Auelehm, Sand-
löss
- To
n-
Ge
mi5% bis 15% ≤ 0,063 mm ST
weit oder intermittierend gestufte Kör-
nungslinie, Feinkornanteil ist tonig
Terrassensand,
Schleichsand
Seite
Klassifikation der Böden E.13
über 15% bis 40% ≤ 0,063 mm ST* Geschiebelehm,
Geschiebemergel
Definition und Bezeichnung
Kurzzeichen Gruppensymbol
Erkennungsmerkmale
Hauptgruppen
Korn-
größen-
Mas-
senan-
teil Lage zur A-
Linie Gruppen
Trocken-
festigkeit
Reaktion beim
Schüttelversuch
Plastizität
beim
Knetver-
such
Beispiele
Korn-
durch-
messer
feinkörnige Böden
über 40%
IP ≤ 4 %
oder unter-
halb der A-
Linie
Schluff
leicht plastische Schluffe
wL< 35% UL niedrige schnelle
keine bis
leichte
Löss,
Hochflutlehm
mittelplastische Schluffe
35% ≤ wL ≤ 50% UM
niedrige
bis
mittlere
langsame
leichte
bis mittle-
re
Seeton,
Becken-
schluff
ausgeprägt plastische Schluffe
wL> 50% UA
hohe keine bis lang-
same
mittlere
bis aus-
geprägte
vulkanische
Böden, Bims-
boden
IP ≥ 7 %
und ober-
halb der A-
Linie Ton
leicht plastische Tone
wL < 35 % TL
mittlere
bis hohe
keine bis
langsame leichte
Geschie-
bemergel,
mittelplastische Tone
35% ≤ wL ≤ 50% TM hohe keine mittlere
Lösslehm,
Seeton,
Beckenton
ausgeprägt plastische Tone
wL> 50% TA sehr hohe keine
aus-
geprägte
Lauenburger
Ton, Tarras
organogene
1 )
und Böden m
it orga-
nischen Beimengungen
über 40% IP ≥ 7 %
und unter-
halb der A-
Linie
nicht brenn- oder nicht schwelbar Schluffe mit organischen Beimengungen
und organogene 1) Schluffe
35% ≤ wL ≤ 50%
OU mittlere langsame bis
sehr schnelle mittlere
Seekreide,
Kieselgur,
Mutterboden
Tone mit organischen Beimengungen
und organogene 1) Tone
wL> 50% OT hohe keine
ausge-
prägte
Schlick, Klei,
tertiäre Kohle-
tone
bis
40%
grob- bis gemischtkörnige Böden mit
Beimengungen humoser Art OH
Beimengungen pflanzlicher Art, meist dunkle
Färbung, Modergeruch, Glühverlust bis etwa
20 % Massenanteil
Mutterboden.
Paläoboden
grob- bis gemischtkörnige Böden mit
kalkigen, kieseligen Bildungen OK
Beimengungen pflanzlicher Art, meist helle
Färbung, leichtes Gewicht, große Porosität
Kalk-,
Tuffsand
organische Böden
brenn- oder schwelbar
nicht bis mäßig zersetzte Torfe (Humus) HN an Ort und
Stelle
aufgewach-
sene Hu-
musbildun-
gen
Zersetzungsgrad 1 bis 5 nach
DIN 19682-12, faserig, holz-
reich, hellbraun bis braun Niedermoor-,
Hochmoor-,
Bruchwaldtorf zersetzte Torfe HZ
Zersetzungsgrad 6 bis 10 nach
DIN 19682-12, schwarz-braun
bis schwarz
Mudden (Sammelbegriff für Faul-
schlamm, Gyttja, Dy, Sapropel) F
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
Mudde, Faul-
schlamm
Auffül-
lung
Auffüllung aus natürlichen Böden; jeweiliges
Gruppensymbol in eckigen Klammern [ ]
Auffüllung aus Fremdstoffen 2) A Müll, Bau-
schutt
Seite
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 Gren-
zen zwischen den Haupt-Körnungsgruppen sind gegenüber den bei uns gebräuchlichen verschoben (ASTM 1999). Erkennungmerkmal Gruppen-
(nur Anteile < 76,2 mm) symbol
Typische Bezeichnung
Grob-Böden
mehr als
50 % des
Bodens
> 0,075 mm
Kiese
mehr als
50 % des
Grobanteils
> 4,75 mm
Reine Kiese
weniger als 5 % <
0,075 mm
Ungleichförmiger Kornauf-
bau, weit gestuft
GW weit gestufter Kies und
Kies-Sand-Gemisch
Vorherrschen einer Korn-
größe, eng gestuft
GP eng gestufter Kies und
Kies-Sand-Gemisch
Kiese mit
Feinanteilen:
mehr als 12 % <
0,075 mm
Der Feinanteil ist
schluffig
GM schluffige Kiese; eng gestufte
Kies-Sand-Schluff-Gemische
Der Feinanteil ist tonig GC tonige Kiese; eng gestufte
Kies-Sand-Ton-Gemische
Sande
mehr als
50 % des
Grobanteils
< 4,75 mm
Reine Sande
weniger als 5 % <
0,075 mm
Ungleichförmiger Kornauf-
bau, weit gestuft
SW weit gestufte Sande und Sand-Kies-
Gemische
Vorherrschen einer Korn-
größe, eng gestuft
SP eng gestufte Sande und Sand-Kies-
Gemische
Sande mit Fein-
anteilen
mehr als 12 % <
0,075 mm
Der Feinanteil ist
schluffig
SM schluffige Sande; eng gestufte Sand-
Schluff-Gemische
der Feinanteil ist tonig SC Tonige Sande; eng gestufte Sand-Ton-
Gemische
Fein-Böden
mehr als
50 % des
Bodens
< 0,075 mm
gering plastische
Schluffe und Tone
Fließgrenze < 50 %
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
Plastische und hochplastische
Schluffe und Tone
Fließgrenze > 50 %
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
Stark organische Böden
dunkle Farbe, Geruch,
schwammiges Anfühlen
fasrige Textur
PT Torf und andere stark organische Böden
Tabelle E10.10: Bodenklassifizierung gemäß dem "Unified Soil Classification System"
Seite
Klassifikation der Böden E.15
E.11 Boden- und Felsklassen nach DIN 18300 (10/2006) und 18301 (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 18300 (Erdarbeiten), 18301 (Bohrarbeiten) und 18319 (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 Kluftkör-
pern > 0,1 m3 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 18319 (Rohrvortrieb) unterscheidet sich von den hier dargestellten
Klassifikationen, um die Besonderheiten der zugehörigen Bauverfahren angemessen zu berücksichtigen. Bei den Lo-
ckergesteinen werden jedoch zusätzlich die Lagerungsdichte und die Konsistenz zur Klassifizierung herangezogen.
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.
Klasse 1: Oberboden Oberste Schicht des Bodens, die neben anorganischen Stoffen, z.B. Kies-, Sand-, Schluff- und
Tongemischen, auch Humus und Bodenlebewesen enthält.
Klasse 2: Fließende Bodenar-
ten
Bodenarten, die von flüssiger bis breiiger Beschaffenheit sind und die das Wasser schwer abge-
ben.
Klasse 3: Leicht lösbare Bo-
denarten
Nichtbindige bis schwachbindige Sande, Kiese und Sand-Kies-Gemische mit bis zu 15 % Bei-
mengungen 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.
Klasse 4: Mittelschwer lösba-
re Bodenarten
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 halb-
fest sind und die höchstens 30 % Steine von über 63 mm Korngröße bis zu 0,01 m³ Rauminhalt 1)
enthalten.
Klasse 5: Schwer lösbare
Bodenarten
Bodenarten nach den Klassen 3 und 4, jedoch mit mehr als 30 % Steinen von über 63 mm Korn-
größe 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.
Klasse 6: Leicht lösbarer Fels
und vergleichbare
Bodenarten
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 Bindun-
gen.
Nichtbindige und bindige Bodenarten mit mehr als 30 % Steinen von über 0,01 m³ bis 0,1 m³
Rauminhalt 2).
Klasse 7: Schwer lösbarer
Fels
Felsarten, die einen inneren, mineralisch gebundenen Zusammenhalt und hohe Gefügefestigkeit
haben und die nur wenig klüftig oder verwittert sind, auch festgelagerter, unverwitterter Tonschie-
fer, Nagelfluhschichten, Schlackenhalden der Hüttenwerke und dergleichen.
Steine von über 0,1 m³ Rauminhalt 2).
Tabelle E11.10: Boden- und Felsklassen nach DIN 18300 (10/2006)
Seite
Klassifikation der Böden E.16
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 Frostempfindlich-
keit:
2.3.1 Klasse B: Boden
2.3.1.1 Klasse BN: Nichtbindige Böden, Hauptbestandtei-
le Sand und Kies, Korngröße bis 63 mm
Feinkornanteil Klasse
bis 15% BN 1
über 15% BN 2
2.3.1.2 Klasse BB: Bindige Böden, Hauptbestandteile
Schluff, Ton oder Sand, Kies mit starkem Einfluss der
bindigen Anteile
undränierte
Scherfestig-
keit
cu [kN/m²]
Konsistenz Klasse
bis 20 flüssig bis breiig BB 1
über 20 bis
200
weich bis steif BB 2
über 200 bis
600
halbfest BB 3
über 600 fest bis sehr fest BB 4
2.3.1.3 Klasse BO: Organische Böden, Hauptbestandtei-
le: Torf, Mudde und Humus
Hauptbestandteile Klasse
Mudde, Humus und zersetzte
Torfe
BO 1
unzersetzte Torfe BO 2
2.3.1.4 Zusatzklasse BS: Steine und Blöcke
Kommen in Lockergesteinen Steine und Blöcke vor, so
ist die Zusatzklasse BS ergänzend zu den Abschnitten
2.3.1.1 bis 2.3.1.3 anzugeben
Korngröße Volumenanteil Steine
und Blöcke
bis 30% über 30%
über 63 mm bis 200 mm
(Steine)
BS 1 BS 2
über 200 mm bis 600 mm
(Blöcke)
BS 3 BS 4
Blöcke größer 600 mm sind hinsichtlich ihrer Größe
gesondert anzugeben.
2.3.2 Klasse F: Fels
2.3.2.1 Klasse FV
Verwitterungsgrad Trennflächenabstand
bis
10
cm
über
10 cm
bis 30 cm
über
30 cm
zersetzt 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.
2.3.2.2 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 5
2.4 Beschreibung und Einstufung von Auffüllungen
und sonstigen Stoffen
Soweit möglich werden Auffüllungen und sonstige Stoffe,
z.B. Bauteile, Recyclingstoffe, industrielle Nebenproduk-
te, 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, Ge-
steinsart und -körnung, Bewehrungsanteil.
Tabelle E11.20: Bodenklassen nach DIN 18301-2006: Bohrarbeiten
Seite
Klassifikation der Böden E.17
Frostempfindlichkeit Kurzzeichen nach
DIN 18196 (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 einge-
baut 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 Ge-
sundheit oder die Trinkwasserqualität beeinflus-
sen können) nicht in unzulässigem Umfang an
den Einbauort verbracht werden. Je nach Ein-
bauort werden daher Anforderungen an die In-
haltsstoffe gemacht. Oder anders herum: Je nach
Belastung eines Bodens kann er uneingeschränkt
oder nur eingeschränkt (nutzungsbezogen) wie-
der eingebaut werden. Ein praktisch unbelasteter
Boden kann im Hinblick auf diesen Gesichtspunkt
überall wiederverwendet werden, ein stark belas-
teter 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 Qualifizie-
rung eines Aushubmaterials ist daher von erheb-
licher wirtschaftlicher Bedeutung für ein Bauvor-
haben mit Aushubarbeiten. Die Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) hat
dazu eine Klassifizierung mit Hilfe von Zuord-
nungswerten erarbeitet. Es sind Zuordnungswerte
Z0, Z1, ..., Z5 anhand der Schadstoffe im Fest-
stoff und im Eluat (Wasser, welches im Kontakt mit dem Boden Schadstoffe aufnehmen konnte) festgelegt, die die Wie-
derverwertbarkeit steuern: Belastungen unterhalb der Zuordnungswerte Z0 erlauben uneingeschränkten Einbau, unter-
halb Z2 einen eingeschränkten Einbau und Böden mit Schadstoffzuordnungen oberhalb Z2 müssen in speziell geeigne-
ten Deponien eingebaut oder abgelagert werden.
Als Beispiel sind die Zuordnungswerte, die bei Boden-Feststoffen anzuwenden sind, in Tabelle E13.10 aufgeführt.
Parameter Zuordnungswerte (mg/kg)
Z 0 Z 1.1 Z 1.2 Z 2
pH-Wert 1) 5,5-8 5,5-8 5-9 --
EOX 1 3 10 15
Kohlenwasserstoffe 100 300 500 100
0
Σ BTEX <1 1 3 5
Σ LHKW <1 1 3 5
Σ PAK n. EPA 1 52) 153) 20
Σ PCB (Congenere nach DIN 51527) 0,02 0,1 0,5 1
Arsen 20 30 50 150
Blei 100 200 300 100
0
Cadmium 0,6 1 3 10
Chrom (ges.) 50 100 200 600
Kupfer 40 100 200 600
Nickel 40 100 200 600
Quecksilber 0,3 1 3 10
Thallium 0,5 1 3 10
Zink 120 300 500 150
0
Cyanide (ges.) 1 10 30 100
1) Niedrigere pH-Werte stellen allein kein Auschlusskriterium dar. Bei
Überschreitungen ist die Ursache zu prüfen. 2) Einzelwerte für Naphtalin und Benzo-[a]-Pyren jeweils kleiner als 0,5. 3) Einzelwerte für Naphtalin und Benzo-[a]-Pyren jeweils kleiner 1,0.
Tabelle E13.10: Zuordnungswerte Feststoff für Boden
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Klassifikation der Böden E.18
E.14 Schrifttum
ASTM (1999) Annual Book of ASTM Standards; Volume 4.08: Soil and Rock (I), D 2487-98
DIN 4022-1 (09/1987), DIN EN ISO 14688-1 (01/2007), DIN EN ISO 14689-1 (04/2004), DIN 18300 (10/2006),
DIN 18301 (10/2006), DIN 18319 (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. 407 - 420.