Spezifische Verdichtungsenergie

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

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

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

Erläuterungen

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

Berechnung

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

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

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

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

Getroffene Annahmen

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

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

Umrechnung

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

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

Berechnung

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

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

Weblinks

• ASTM International