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Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt Studienunterlagen Geotechnik Seite II-1

II Eigenschaften von Böden 17.09.2013

II Eigenschaften von Böden

1 Struktur von Böden

1.1 Boden und Fels

Boden – im bautechnischen Sinne – ist die oberflächennahe nicht verfestigte Zone der

Erdkruste. Die Bestandteile sind miteinander nicht oder nur in so geringem Maße

mineralisch verbunden, dass diese Verbindung die Eigenschaften des Bodens nicht prägt

(„Lockergestein“).

Fels ist jene Zone der Erdkruste, deren Bestandteile miteinander mineralisch fest

verbunden sind. Seine Eigenschaften werden durch diese Verbindung sowie durch Systeme

von Trennflächen bestimmt („Festgestein“).

1.2 Kornform und Kornrauhigkeit

Man unterscheidet die Kornformen: kugelig (1), gedrungen (2), prismatisch (3), plattig (4),

stäbchenförmig (5), plättchenförmig (6) sowie die Kornrauhigkeiten: scharfkantig (1),

kantig (2), rundkantig (3), gerundet (4), glatt (5).

1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5

Kornform Kornrauhigkeit

Abb. II-1 Kornform und Kornrauhigkeit

Bei grobkörnigen Böden sind Kornform und Kornrauhigkeit von der Gesteinsart sowie der

Transport- und Verwitterungsgeschichte abhängig. Zunehmender Transportweg führt zur

Rundung der Kanten und Glättung des Korns. Verwitterung kann die Kornrauhigkeit

wieder steigern.

Bei feinkörnigen Böden ist die Kornform allein von der Mineralart abhängig. Eine nach

allen Raumrichtungen annährend gleichmäßige Mineralfestigkeit ergibt im Endzustand

kubische bzw. kugelige Kornformen, bei anisotroper Mineralfestigkeit entstehen plattige

Formen. Quarz, Kalk und Dolomit sind gedrungen bis prismatisch, Tonminerale in der

Regel plättchenförmig, Halloysit stäbchenförmig.



1.3 Entstehung der Lockergesteine

Die Gesteine Nordamerikas und Europas bestehen zu 66,9 % aus Feldspäten, 22,2 % aus

Kalken, Dolomiten und Salinargesteinen und zu 10,9 % aus Quarz.

Nach MILLOT (1970) unterliegen alle Gesteine einem kontinuierlichen

Umwandlungsprozess: Lockergesteine entstehen durch physikalische und chemische, in

sehr geringem Umfang auch durch biologische Verwitterung; sie enthalten die Bestandteile

der Ursprungsgesteine in etwa der gleichen prozentualen Häufigkeit.

1.3.1 Physikalische Verwitterung

Bei der physikalischen Verwitterung wird das Gestein durch mechanische Prozesse

aufgelockert und zerkleinert wobei die chemische Zusammensetzung des Gesteins dabei

erhalten bleibt. Die physikalische Verwitterung setzt bei den weichsten Bestandteilen des

Gesteins an. Am Beispiel Granit ist das der Glimmer. Der Glimmer besitzt eine

Wasseraufnahmefähigkeit von 0,2 % bis 0,5 %. Bei Frosteinwirkung kann das

aufgenommene Wasser zum Sprengen des Gesteins führen. Beim Transport im Wasser

werden die im Vergleich zu Quarz weicheren Feldspäte abgerieben und ausgewaschen. Die

Quarzkörner können wegen ihrer Härte vom Wasser nicht unter einen gewissen

Durchmesser zerkleinert werden; sie sedimentieren zu Quarzsand und Quarz-Grobschluff.

1.3.2 Chemische Verwitterung

Unter chemischer Verwitterung versteht man Umwandlungs- und Lösungsvorgänge, die

zur Zersetzung des Gesteins führen. Als Beispiel für einen Umwandlungsprozess sei hier

die Entstehung von Gips bei Einlagerung von Wasser in Anhydrit angeführt.

Lösungsvorgänge finden bei Sedimentgesteinen bei der chemischen Umsetzung von Kalk,

Gips oder Salzen statt. Eine besondere Form der chemischen Lösung ist die Lateritbildung

infolge Hydrolyse. Sickerwasser löst die negativen Ionen aus dem Gestein, bis

Aluminiumoxide und Eisenoxide übrig bleiben. Diese Form der chemischen Verwitterung

findet überwiegend in Regionen ohne Frost statt, z.B. in tropischen Regenwäldern.



1.3.3 Biologische Verwitterung

Bei der biologischen Verwitterung wird das Gestein durch Pflanzen oder Tiere zerstört. Es

wird zwischen physikalisch-biogenen und chemisch-biogenen Verwitterungsprozessen

unterschieden. Erstere erfolgen zum Beispiel, wenn Pflanzenwurzeln in Gesteinsklüfte

vordringen und diese durch ihr Dickenwachstum erweitern (Wurzelsprengung). Die

chemisch-biogene Verwitterung tritt beispielsweise auf, wenn sich bei der Zersetzung von

Organismen minerallösende Humin-, Kohlen- und Schwefelsäure bilden. Auch saure

Ausscheidungen von Bakterien, Pilzen, Algen, Flechten usw. lösen Minerale und zerstören

somit das Gefüge des Gesteins.

1.4 Tonminerale

Die Neubildung von Tonmineralen in der Sedimentationsphase ist dadurch bedingt, dass

die Feldspat-Abkömmlinge sich zu Ketten und Netzen verbinden. Diese Kettenmoleküle

haben noch keine elektrisch ausgeglichenen Oberflächenladungen und sind deswegen nicht

stabil. Sie lagern sich daher zu zwei- oder dreischichtigen Kristallformen zusammen.

Das Wassermolekül ist zwar elektrisch neutral, kann aber wegen seiner unsymmetrischen

räumlichen Struktur elektrisch gerichtet und gebunden werden (Van-der-Waals-Kräfte).

Im Ergebnis bestehen Tonminerale generell aus unterschiedlichen Wechselfolgen von zwei

verschieden strukturierten Schichten (Schicht- oder Phyllosilikate). Die erste Schicht ist

ein aus SiO4-Tetraedern zusammengesetztes Netz, wobei die Tetraederspitzen stets in die

gleiche Richtung zeigen. Je 6 Tetraeder bilden einen Tetraeder-Ring und die Ringe bilden

das Netz (Abb. II-2). Maximal jedes zweite Siliziumion kann durch ein Aluminiumion

substituiert werden.



Sauerstoff O2-

Silizium Si4+

SiO -Tetraeder4 Tetraeder-Sechsring

Abb. II-2 Tetraeder-Sechsring als Schichtsilikat-Struktur nach GRIM (1968)

Die zweite Schicht setzt sich aus Oktaedern zusammen, deren Eckpunkte aus

Sauerstoffionen oder aus OH-Gruppen (Hydroxyl) gebildet werden. Die Mittelpunkte

(oktaedrische Lücken) der Oktaeder in einer solchen Schicht enthalten Al3+, Fe3+ oder

Mg2+, Fe2+ als Kationen (Abb. II-3).

Kationz.B. Al

3+

Sauerstoff bzw. HydroxylO bzw. OH

2- -

Oktaeder Oktaederschicht

Abb. II-3 Oktaederschicht als Schichtsilikatstruktur nach GRIM (1968)

Aus der Art der Verknüpfung der Tetraederschichten mit den Oktaederschichten sowie der

Besetzung mit verschiedenen Kationen lässt sich eine Vielzahl von Tonmineralen ableiten.

Tetraeder- und Oktaederschichten bilden stets eine feste chemische Verbindung. Die

Schichtpakete sind nach außen hin nicht elektrisch neutral. Sie binden sich gegenseitig

über elektrostatische Kräfte. Dabei liegen die Abstände der Schichtpakete zueinander in

einer Größenordnung von wenigen Å (Ångstrøm: 10-10 m).



1.4.1 Kaolinit

Die zweischichtige Kristallform des Kaolinits besteht aus einer Tetraeder- und einer

Oktaederschicht in fester chemischer Verbindung: Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O. Ein Kaolinit-

Tonteilchen besteht aus einem Verband solcher Doppelplättchen. Da sich in der

Kontaktfläche zwischen Tetraeder- und Oktaedergitter positive und negative

Oberflächenladungen gegenseitig neutralisieren, bleibt der Gitterabstand konstant.

Dadurch ist das Kaolinit-Mineral gegen äußere Störungen relativ unempfindlich.

1.4.2 Halloysit

Halloysit, auch als 10-Å-Halloysit bezeichnet, ist ein hydratisierter Kaolinit. Das heißt,

zwischen den Doppelplättchen aus je einer Tetraeder- und einer Oktaederschicht befindet

sich ein Zwischenschichtpaket aus Wassermolekülen. Diese Wassermoleküle können die

Struktur beim Erhitzen auf über 50°C verlassen. Entwässerter 10-Å-Halloysit wird auch als

7-Å-Halloysit bezeichnet. Die chemische Formel des Halloysits lautet:

Al2Si2O5(OH)4 · 2H2O.

1.4.3 Illit

Das häufigste Endprodukt der Verwitterung des Granits ist das Dreischicht-Mineral Illit

mit seinen verschiedenen Modifikationsformen. Die Grundeinheit ist dieselbe wie beim

Montmorillonit mit dem Unterschied, dass einige Si4+-Ionen durch Al3+-Ionen ersetzt sind.

Damit würden eine Ladungsdifferenz und ein elektrisches Ungleichgewicht entstehen.

Dies wird durch K+-Ionen in den Zwischenschichten kompensiert. Diese das System

stabilisierenden Ionen bewirken, dass Illite trotz ihres Dreischicht-Aufbaus im diagenetisch

verfestigten Zustand wesentlich weniger quellfähig sind, als die Montmorillonite und einen

vergleichsweise konstanten Gitterabstand von 10 Å besitzen. Es ist allerdings zu beachten,

dass sich Illite in jungen Sedimenten noch in ihrer Bildungsphase befinden und deswegen

noch unverfestigte, "offene" Strukturen besitzen. Bei Illiten handelt es sich nicht zwingend

um Neubildungen durch Sedimentation, sie können auch unmittelbare Verwitterungs-

produkte sein, die aus dem Glimmer unter Wasseraufnahme und Abgabe von Alkali-Ionen

entstanden sind. Bei dieser Transformation haben auch Fe2+- bzw. Fe3+-Hydroxide große

Bedeutung. In diesem Zusammenhang seien die Keupertone genannt, die hauptsächlich aus



Illiten bestehen und ihre Rot- bzw. Grünfärbung aus den eingelagerten Fe-Verbindungen

(Hämatite) erhalten. Eine grüne Illit-Art, bei der die Al-Ionen teilweise durch Fe-Ionen

ersetzt sind, ist der Glaukonit.

1.4.4 Montmorillonit

Unter geeigneten Bedingungen (s.a. MILLOT, 1970) können sich entweder am

Verwitterungsort diagenetisch oder während des Sedimentierens dreischichtige Kristalle

aus zwei Tetraederschichten und einer dazwischen liegenden Oktaederschicht bilden. Ein

Beispiel für diese Kristallform ist der Montmorillonit: Al2O3 · 4SiO · nH2O. Die

gegenüberliegenden Gitter-Oberflächen des Montmorillonit haben Ladungen von gleichem

Vorzeichen, sie stoßen sich ab. Die Neutralisierung dieses Abstoßungseffekts wird durch

Dipole und positive Ionen (Kationen) bewirkt, die in der Kontaktzone absorbiert sind.

Dieses System reagiert empfindlich auf Störungen und thermische Änderungen, so dass

der Bestand an polarisiertem Wasser stark schwankt und damit auch die Teilchendicke

zwischen 9,6 und 21 Å liegen kann. Der Montmorillonit hat deshalb ein beträchtliches

Quellvermögen. Die Montmorillonit-Teilchen sind wesentlich kleiner als die des Kaolinits,

weil die für die Bildung größerer Kristallstrukturen entscheidenden Ionen vollständig aus

den Zwischenzonen herausgelöst sind (vollständige Degradierung).

1.4.5 Chlorit

Ein weiteres häufig anzutreffendes Dreischichtmineral ist der Chlorit, der den prinzipiellen

Aufbau des Illits hat und sich nur darin unterscheidet, dass die Stabilisierung in der

Zwischenschicht nicht durch Alkali-Ionen, sondern durch Ionen in Form einer singulären

Oktaederschicht (Mg · Al)6 (OH)12 zustande kommt. Chlorite können durch

Transformation aus Illiten entstehen und umgekehrt. Sie gehören mit zu den für die

Keupertone typischen Mineralarten.

Es gibt zwar in der Mineralogie neben den hier genannten Hauptmineralen der Tone noch

zahlreiche weitere, doch ist diese Vielfalt nur scheinbar, da sich aus den Grundelementen

viele Mischformen aufbauen lassen. Schon während der Entstehung hängt die Formgebung

der Kristalle im Einzelnen vom Ionen-Angebot, vor allem der Na- und K-Ionen ab. Da ihr

Ionen-Radius verschieden groß ist, wirken sie sich unterschiedlich strukturierend aus. In

der Abb. II-4 sind die wichtigsten Tonminerale und deren Aufbau zusammengestellt.



Struktur-Modell Symbol der Schicht

Si-O-Tetraeder- Si-Tetraeder-Schicht Einheit Oktaeder-Schicht Oktaeder-Einheit mit Al als Kation (Gibbsit) Oktaeder-Schicht Si mit Mg als Kation (Brucit) O bzw. (OH)

Al3+ oder Mg2+

1 2 3 4 5 Tonmineral Struktur-Symbol Bindung Form des Bemerkung

Minerals 1. Kaolinit O-OH fest 6-eckige Plättchen 2. Halloysit

O-OH Stäbchen zwischen (Röhrchen) Doppelschichten

2 oder 4 H2O

3. Illit K fest Plättchen "Glimmerartiges Tonmineral"

4. Mont- O-O dünne Quellfähig morillonit sehr schwach Plättchen 5. Chlorit sehr fest Plättchen

Abb. II-4 Aufbau der Tonminerale

G

R

G

G 7,2 A

G

G 10,2 A

G

G

K K

10 A

B G

B

B G14 A

G

G 9,6 A bis

G

R

G

G 7,2 A

G

G 10,2 A

G

G

K K

10 A

B GB G

B

B GB G14 A

G

G 9,6 A bis

G

R

G

G 7,2 A

G

G 10,2 A

G

G

K K

10 A

B G

B

B G14 A

G

G 9,6 A bis

G

R

G

G 7,2 A

G

G 10,2 A

G

G

K K

10 A

B G

B

B G14 A

G

G 9,6 A bis

G

R

G

G 7,2 A

G

G 10,2 A

G

G

K K

10 A

B G

B

B G14 A

G

G 9,6 A bis

G

R

G

G 7,2 A

G

G 10,2 A

G

G

K K

10 A

B G

B

B G14 A

G

G 9,6 A bis

G

R

G

G 7,2 A

G

G 10,2 A

G

G

K K

10 A

B G

B

B G14 A

G

G 9,6 A bis

G

R

G

G 7,2 A

G

G 10,2 A

G

G

K K

10 A

B G

B

B G14 A

G

G 9,6 A bis

G

R

G

G 7,2 A

G

G 10,2 A

G

G

K K

10 A

B G

B

B G14 A

G

G 9,6 A bis

G

R

G

G 7,2 A

G

G 10,2 A

G

G

K K

10 A

B G

B

B G14 A

G

G 9,6 A bis



1.5 Gefüge des Bodens

Die Art, wie die Bodenkörner sich aneinander fügen, ist von der Entstehung des Bodens

sowie der Größe und der Art der Körner abhängig. Bei Kies und Sandkorn sowie bei

Korngrößen des Grobschluffs spielen molekulare Anziehungskräfte und elektrische

Ladungskräfte gegenüber dem Eigengewicht eine untergeordnete Rolle. Sedimentierende

Körner rollen in die Hohlräume bereits abgelagerter Teilchen und bilden ein

Einzelkorngefüge (Abb. II-5, (1)).

Tonminerale, die am Rand positiv und an ihren Seiten negativ geladen sind, rollen

aneinander nicht mehr ab, sondern haften mit Ecke und Kante an den Seitenflächen

anderer Teilchen und bilden ein kartenhausähnliches Gefüge (Wabengefüge). In dieser

Form lagern sich Süßwassersedimente ab (Abb. II-5, (2)).

Im Salzwasser bilden sich bereits beim Sedimentieren aus mehreren flächig haftenden

Teilchen Aggregate, die gemeinsam absinken und ein noch lockereres Flockengefüge

aufbauen (Abb. II-5, (3)). Die Flockenbildung wird durch hohe Elektrolytkonzentrationen,

hohe Temperatur und geringe Wasserstoff-Ionenkonzentration (saures Verhalten) des

Wassers begünstigt. Diese lockeren Strukturen können auch in Verwitterungsböden durch

Auslaugung (Hydrolyse) entstehen.

Bei Zusammendrückung regeln sich die Teilchen des Waben- und des Flockengefüges

bevorzugt senkrecht zur Druckrichtung, durch Scherbeanspruchung parallel zu den

Scherbändern ein.

Das Gefüge kann durch Betrachten präparierter Bodenoberflächen (bei Felsflächen

geschliffener Schnittflächen) unter dem Mikroskop oder dem Elektronenmikroskop

untersucht werden.

1

Einzelkorn

2

Waben

3

Flocken

Abb. II-5 Gefüge des Bodens



2 Mehrphasensystem Boden

2.1 Porenanteil und Porenzahl

Der Boden ist ein Mehrphasensystem, das sich aus den folgenden 3 Phasen

zusammensetzt:

Feststoff

Flüssige Phase, i.a. Wasser

Gasförmige Phase, i.a. Luft

gasförmig

fest

flüssig

V

Vs

Vp

Vw

Va

V : Gesamtvolumen

: Volumen der Poren

: Volumen der flüssigen Phase

: Volumen der gasförmigen Phase

: Volumen der festen Phase

V

V

V

V

p

a

w

s

Abb. II-6 Mehrphasensystem Boden

Porenanteil: pa wVV VVolumen der Poren

nGesamtvolumen V V

(Gl. II-1)

Porenzahl: pa w

s s

VV VVolumen der Porene

Volumen der festen Phase V V

(Gl. II-2)

Sättigungszahl: wr

p

VVolumen der flüssigen PhaseS

Volumen der Poren V (Gl. II-3)

Für die Sättigungszahl Sr = 1,0 liegt ein Zweiphasensystem vor.



�s

�w

1

1-n

nnw

na

ea

ew

e

1

n : Porenanteil

n : Porenanteil der gasförmigen Phase

n : Porenanteil der flüssigen Phase

e : Porenzahl

e : Porenzahl der gasförmigen Phase

e : Porenzahl der flüssigen Phase

: Dichte der flüssigen Phase

: Dichte der festen Phase

a

w

a

w

w

s

�

�

Abb. II-7 Definition von Porenanteil und Porenzahl

Porenanteil: en

1 e

(Gl. II-4)

Porenzahl: a wa w

n nne ; e ; e

1 n 1 n 1 n

(Gl. II-5)

sw

w

e w

(Gl. II-6)

2.2 Dichten und Wichten

Die Korndichte s ist die auf das Kornvolumen einschließlich etwaig eingeschlossener

Hohlräume Vk bezogene Masse der Körner md. (Bestimmung der Korndichte: siehe

Kap. XV.5)

ds

k

mg cm³

V (Gl. II-7)



Gestein Korndichte [g/cm³]

Sand (Quarz) 2,65

Ton 2,70-2,80

Schluff 2,68-2,70

Torf 1,50-1,80

Basalt 3,00-3,15

Tonschiefer 2,80-2,90

Kalkstein 2,70-2,90

Sandstein 2,64-2,72

Tab. II-1 Mittelwert der Korndichten verschiedener Gesteine

Dichte des Bodens bezeichnet das Verhältnis der Masse des feuchten Bodens mf zum

Volumen des Bodens einschließlich der mit Flüssigkeit und Gas gefüllten Poren V.

(Bestimmung der Dichte siehe Kap. XV.4)

fmg cm³

V (Gl. II-8)

Als Trockendichte des Bodens d wird das Verhältnis der Trockenmasse md zum Volumen

des feuchten Bodens V definiert.

dd

mg cm³

V (Gl. II-9)

Zwischen der Dichte ρ und Trockendichte ρd gilt die Beziehung:

d g cm³1 w

(Gl. II-10)

mit: w Wassergehalt des Bodens

Die Wichte des Bodens ist die lotrecht wirkende Gewichtskraft bezogen auf das

Volumen. Man erhält sie durch Multiplikation der versuchstechnisch ermittelten Dichte

mit der Erdbeschleunigung. Die Wichte ist bei erdstatischen Berechnungen eine der

maßgebenden Bodenkennwerte.



Es wird unterschieden zwischen

Wichte des feuchten Bodens:

s s

1 w(1 n) (1 w) kN m³

1 e

(Gl. II-11)

Wichte des trockenen Bodens (Trockenwichte):

d s s

1(1 n) kN m³

1 e

(Gl. II-12)

Wichte des wassergesättigten Bodens:

s wr s w d w

e(1 n) n n kN m³

1 e

(Gl. II-13)

Wichte des Bodens unter Auftrieb:

s ws w r w' (1 n) ( ) kN m³

1 e

(Gl. II-14)

mit: s Kornwichte [kN/m³]

w Wichte des Wassers [kN/m³]

2.3 Lagerungsdichte

Mit Hilfe der im Labor bestimmten Extremwerte für den Porenanteil max n und min n

bzw. der Trockendichte max d und min d (siehe Kap. XV.6) und dem Porenanteil n bzw.

der Trockendichte d in natürlicher Lagerung kann die Qualität der natürlichen

Lagerungsdichte D von Sanden und Kiesen beurteilt werden.

Lockerste Lagerung:

d

s

minmax n 1

(Gl. II-15)

s

d

max e 1min

(Gl. II-16)



Dichteste Lagerung:

d

s

maxmin n 1

(Gl. II-17)

s

d

min e 1max

(Gl. II-18)

Lagerungsdichte:

d d

d d

minmax n nD

max n min n max min

(Gl. II-19)

Bezogene Lagerungsdichte:

d d dD

d d d

max ( min )max e eI

max e min e (max min )

(Gl. II-20)

Verdichtungsfähigkeit:

f

max e min eI

min e

(Gl. II-21)



2.4 Rechnerische Beziehungen zwischen Bodenkenngrößen

Tab. II-2 Rechnerische Beziehung zwischen Bodenkenngrößen



3 Benennung und Klassifikation von Boden

3.1 Benennung nach DIN EN ISO 14688-1 und DIN 4022

Die Benennung von Boden erfolgte bislang nach DIN 4022, diese wurde zum Teil durch

die europäische Norm DIN EN ISO 14688-1 ersetzt. Im Wesentlichen unterscheiden sich

die beiden Normen in der Bezeichnung der Bodenarten. Es ist zu erwarten, dass in der

Praxis die Benennung nach DIN 4022 gebräuchlich bleibt, da zum Teil aktualisierte

Normen die Bodenansprache der neuen Norm nicht übernommen haben. Deshalb wurde in

der DIN 4023 (2006) im Anhang B die Kurzformen nach DIN 4022 aufgenommen. Im

Folgenden wird die Benennung von Boden sowohl nach der aktuellen DIN EN ISO 14688-

1 als auch nach DIN 4022 vorgestellt.

Bereich Benennung Kurzzeichen DIN EN ISO

14688-1

Kurzzeichen DIN 4022

Korngrößen mm

sehr grobkörniger Boden

großer Block LBo - > 630 Block Bo Y > 200 bis 630 Stein Co X > 63 bis 200

Grobkörniger Boden

Kies Grobkies Mittelkies Feinkies

Gr CGr MGr FGr

G gG mG fG

> 2 bis 63 > 20 bis 63 > 6,3 bis 20 > 2 bis 6,3

Sand Grobsand Mittelsand Feinsand

Sa CSa MSa FSa

S gS mS fS

> 0,063 bis 2,0 > 0,63 bis 2,0 > 0,2 bis 0,63 > 0,063 bis 0,2

Feinkörniger Boden

Schluff Grobschluff Mittelschluff Feinschluff

Si CSi MSi FSi

U gU mU fU

> 0,002 bis 0,063 > 0,02 bis 0,063 > 0,0063 bis 0,02 > 0,002 bis 0,0063

Ton Cl T < 0,002

Tab. II-3 Korngrößenfraktionen nach DIN EN ISO 14688-1 und DIN 4022

3.1.1 Reine Bodenarten

Reine Bodenarten bestehen nur aus einem Korngrößenbereich nach Tab. II-3 und werden

nach diesem benannt, z.B. Kies, Feinsand.



3.1.2 Zusammengesetzte Bodenarten

Zusammengesetzte Bodenarten werden mit einem Substantiv für den Hauptanteil und mit

einem oder mehreren Adjektiven für die Nebenanteile bezeichnet, z.B. Kies, sandig; Ton,

kiesig.

Hauptanteil

Hauptanteil ist entweder die Bodenart, die nach Massenanteil am stärksten vertreten ist,

oder jene, die die bestimmenden Eigenschaften des Bodens prägt.

Definition nach DIN 14688-1

Der Hauptanteil ist bei sehr grobkörnigen Böden die relevante sehr grobe Kornfraktion, die

den Massenanteil am stärksten bestimmt. Die sehr grobe Kornfraktion sollte von der Probe

abgetrennt werden, bevor der feine und grobe Anteil bestimmt wird.

Bei grobkörnigen Böden ist der Hauptanteil die relevante grobe Kornfraktion, die den

Massenanteil am stärksten bestimmt, bei gemischtkörnigen Böden, wenn der Feinkorn-

Massenanteil das Verhalten des Bodens nicht bestimmt.

Anm.: Das Feinkorn bestimmt dann nicht das Verhalten eines gemischtkörnigen Bodens,

wenn der Boden im Trockenfestigkeitsversuch (nach DIN EN ISO 14688-1,

Abschnitt 5.6) keine oder nur eine niedrige Trockenfestigkeit aufweist oder wenn er

bei sinngemäßer Anwendung des Knetversuches (nach DIN EN ISO 14688-1,

Abschnitt 5.8) keine Knetfähigkeit zeigt.

In beiden Fällen wird die Benennung nach den Korngrößenbereichen gewählt, die in Tab.

II-4 den Grobkornbereich unterteilt, z.B. Kies (Gr), Sand (Sa), Mittelkies (MSa), Feinsand

(FSa). Sind bei grobkörnigen Böden zwei Korngrößenbereiche in etwa gleichen

Massenanteilen vertreten, so sind deren Substantive durch einen Schrägstrich zu

verbinden, z.B. Kies/Sand (Gr/Sa), Fein-/Mittelsand (FSa/MSa).

Der Hauptanteil ist bei feinkörnigen Böden die relevante feine Kornfraktion, die das

Verhalten des Bodens bestimmt.



Anm.: Das Feinkorn bestimmt dann das Verhalten eines gemischtkörnigen Bodens, wenn

dieser mindestens eine mittlere Trockenfestigkeit nach dem Versuche (nach DIN

EN ISO 14688-1, Abschnitt 5.6) aufweist und/oder knetbar nach dem Versuch

(nach DIN EN ISO 14688-1, Abschnitt 5.8) ist.

In beiden Fällen wird entweder die Benennung „Ton“ oder „Schluff“ gewählt. Welche von

diesen zutrifft hängt nicht von der Korngrößenverteilung, sondern ausschließlich von den

plastischen Eigenschaften des Feinkornanteils ab. Die Unterscheidung zwischen Schluff

und Ton erfolgt nach DIN EN ISO 14688-1 mit Hilfe von Trockenfestigkeitsversuchen,

Schüttelversuchen, Knetversuchen und Reibe- und Schneideversuchen (vgl. DIN EN ISO

14688-1 Abschnitt 5.6, 5.7, 5.8 und 5.9). Eine genaue Unterscheidung ist nur durch

Laborversuche zur Bestimmung der Fließgrenze Lw und der Ausrollgrenze Pw möglich.

Anm.: Die Mindestgröße einer Bodenprobe, die für eine genaue Benennung und

Beschreibung erforderlich ist nimmt mit dem Größtkorn zu.

Definition nach DIN 4022

Der Hauptanteil ist die nach Massenanteilen am stärksten vertretene Bodenart

bei grobkörnigen Böden, deren Feinkornanteil (Schluff und/oder Ton) weniger

als 5 % beträgt,

bei gemischtkörnigen Böden, deren Feinkornanteil (Schluff und/oder Ton)

5 % bis 40 % beträgt, wenn dieser das Verhalten des Bodens nicht bestimmt.

Anm.: Das Feinkorn bestimmt dann nicht das Verhalten eines gemischtkörnigen Bodens,

wenn der Boden im Trockenfestigkeitsversuch (nach DIN 4022, Abschnitt 8.5)

keine oder nur eine niedrige Trockenfestigkeit aufweist oder wenn er bei

sinngemäßer Anwendung des Knetversuches (nach DIN 4022, Abschnitt 8.7) keine

Knetfähigkeit zeigt.

In beiden Fällen wird die Benennung nach den Korngrößenunterbereichen gewählt, die in

Tab. II-3 den Grobkornbereich unterteilen, z.B. Kies (G), Sand (S), Mittelkies (mS),

Feinsand (fS). Sind bei grobkörnigen Böden zwei Korngrößenbereiche mit etwa gleichen

Massenanteilen vertreten (40 % bis 60 %), so sind deren Substantive durch ein „und“ zu

verbinden, z.B. Kies und Sand, Fein- und Mittelsand.



Der Hauptanteil ist die Bodenart, welche die bestimmenden Eigenschaften des Bodens

prägt:

bei feinkörnigen Böden, also bei Böden, deren Feinkorn-Massenanteil mehr

als 40 % beträgt,

bei gemischtkörnigen Böden, wenn der Feinkorn-Massenanteil das Verhalten

des Bodens bestimmt.

Anm.: Das Feinkorn bestimmt dann das Verhalten eines gemischtkörnigen Bodens, wenn

der Boden im Trockenfestigkeitsversuch (nach DIN 4022, Abschnitt 8.5)

mindestens eine mittlere Trockenfestigkeit aufweist und/oder im Knetversuch (nach

DIN 4022, Abschnitt 8.7) knetbar ist.

In beiden Fällen wird entweder die Benennung „Ton“ oder „Schluff“ gewählt. Ob es sich

um einen Ton oder um einen Schluff handelt, hängt nicht von der Korngrößenverteilung,

sondern ausschließlich von den plastischen Eigenschaften des Feinkornanteils ab. Um

einen Ton handelt es sich, wenn der Boden im Plastizitätsdiagramm (Abb. II-8) über der

A-Linie liegt und wenn die Plastizitätszahl IP > 7 ist. Liegt er unterhalb der A-Linie oder

ist IP < 4, so handelt es sich um einen Schluff. (Bestimmung der Plastizitätszahl: siehe

Kap. XV.2)

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Pla

stiz

ität

szah

l IP

[%]

Fließgrenze wL [%]

Tone

Schluffe

Tone, schluffig

Zwischenbereich

A - Linie IP = 0,73 (wL - 20)

Schluffe, tonig

leicht mittelplastisc ausgeprägt plastisch

Abb. II-8 Plastizitätsdiagramm zum Benennen von Bodenarten nach DIN 4022



Nebenanteile

Definition nach DIN EN ISO 14688-1

Bei der Benennung von Nebenanteilen ist zu unterscheiden, ob es sich um feinkörnige oder

grobkörnige Nebenanteile handelt. Die Adjektive der Nebenanteile werden in der

Reihenfolge ihrer Bedeutung dem Substantiv des Hauptanteils beigefügt, z.B. Kies, sandig

(saGr); Schluff, feinsandig, grobsandig (fsacsaSi).

Sind grobkörnige Nebenanteile in besonders geringem und besonders starkem Umfang

vertreten, so wird dem Adjektiv das Beiwort „schwach“ oder „stark“ vorangesetzt. Ist die

Körnungslinie bekannt, so sollten die Massenanteile bei weniger als 15 % als „schwach“

und bei mehr als 30 % als „stark“ benannt werden (z.B. Kies, stark sandig bzw. sa*Gr;

Sand, stark kiesig, tonig bzw. clgr*Sa).

Bei Böden deren Verhalten vom Feinkornanteil geprägt ist, wird auch das Vorhandensein

feinkörniger Nebenanteile aufgrund der plastischen Eigenschaften nach den Versuchen der

DIN EN ISO 14688-1 in Abschnitt 5.6, 5.7, 5.8 und 5.9 als Schluff oder Ton beurteilt (z.B.

Schluff, tonig, schwach sandig bzw. sa‘clSi; Sand, stark tonig, schwach feinkiesig bzw.

gr’cl*Sa). Bei feinkörnigen Anteilen wird dem Adjektiv das Beiwort „schwach“ oder

„stark“ vorangesetzt, wenn sie von besonders geringem oder besonders starkem Einfluss

auf das Verhalten des Bodens sind. Derartige Unterscheidungen sind aber nur bei

grobkörnigen Böden und bei gemischtkörnigen Böden möglich, deren Verhalten nicht vom

Feinkornanteil geprägt wird (z.B. Kies, sandig, schwach schluffig bzw. si‘saGr; Sand,

stark tonig, schwach feinkiesig bzw. fgr’cl*Sa).

Definition nach DIN 4022

Bei der Benennung von Nebenanteilen ist zu unterscheiden, ob es sich um feinkörnige oder

grobkörnige Nebenanteile handelt. Die Adjektive der Nebenanteile werden in der

Reihenfolge ihrer Bedeutung dem Substantiv des Hauptanteils nachgestellt.

Sind grobkörnige Nebenanteile in besonders geringem und besonders starkem Umfang

vertreten, so wird dem Adjektiv das Beiwort „schwach“ oder „stark“ vorangesetzt. Ein

Anteil unter 15 % wird als "schwach", ein Anteil zwischen 30 % und 40 % als "stark"

bezeichnet (z.B. Kies, stark sandig bzw. G, s*; Sand, tonig, stark kiesig bzw. S, t, g*).

Um einen feinkörnigen Nebenanteil handelt es sich, wenn der Anteil an Feinkorn die

bestimmenden Eigenschaften des Bodens nicht prägt. Ein Ton ist „schluffig“ und ein



Schluff ist „tonig“, wenn die Plastizitätszahlen IP im Plastizitätsdiagram (Abb. II-8)

weniger als 3 % über oder unter der A-Linie liegen (z.B. Schluff, tonig, schwach sandig

bzw. U, s‘, t; Sand, stark tonig, schwach feinkiesig bzw. S, fg‘, t*). Bei feinkörnigen

Nebenanteilen wird dem Adjektiv „tonig“ oder „schluffig“ das Beiwort „schwach“ oder

„stark“ dann vorangesetzt, wenn sie von besonders geringem oder besonders starkem

Einfluss auf das Verhalten des Bodens sind. Derartige Unterscheidungen sind aber nur bei

grobkörnigen Böden und bei gemischtkörnigen Böden möglich, deren Verhalten nicht vom

Feinkornanteil geprägt wird (z.B. Kies, sandig, schwach schluffig bzw. G, u‘,s; Sand, stark

tonig, schwach feinkiesig bzw. S, fg‘, t*).

3.1.3 Organogene und organische Böden

Neben den anorganischen Böden unterscheidet man organogene Böden, d.h. unter

Mitwirkung von Organismen gebildete, aber in der Substanz anorganische Böden wie

Kalksande, Seekreide, Kieselgur, und organische Böden, die teilweise aus Pflanzen- und

Tierresten bestehen. Zu diesen gehören Gemische organischer und anorganischer Schweb-

und Sinkstoffe, wie Mudde oder Faulschlamm sowie die aus überwiegend pflanzlichen

Zersetzungsprodukten bestehenden Torfe, die einen hohen Glühverlust und Wassergehalte

von bis zu 1500 % aufweisen können.

Tab. II-4 Organische Bodenarten und Beimengungen

Der Gehalt an organischer Substanz wird durch den Glühverlust Vgl bestimmt (siehe

Kapitel XV.8). Böden mit hohem organischem Anteil sind i.d.R. gründungstechnisch

schwierig zu handhaben, da starke Baugrundverformungen aufgrund im Boden

stattfindender Zersetzungsprozesse auftreten können.

Kalk trägt in Böden zur Bildung feiner Strukturen bei, die die Festigkeit stark beeinflussen

können. Kommt es zur Entkalkung kann sich das bodenmechanische Verhalten der Böden

verändern. Beispiel hierfür ist die Entkalkung von Löss, bei der tonige Reste – der

Benennung organische Bestandteile Bemerkung

Torf pflanzliche Reste rein organisch

Mudde pflanzliche und tierische Reste

mit anorganischen Bestandteilen durchsetzt

Humus pflanzliche Reste, lebende Organismen und deren Ausscheidungen

bildet mit anorganischen Bestandteilen Oberboden (Mutterboden)



Lösslehm – zurückbleiben. Im Hinblick auf diese Veränderung ist die Kenntnis des

Kalkgehalts VCa bei Inanspruchnahme organogener Böden stets von Interesse (siehe

Kap. XV.9).



Abb. II-9 Vorgehensweise beim Benennen von Bodenarten nach DIN EN ISO 14688-1

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Abb. II-10 Vorgehensweise beim Benennen von Bodenarten nach DIN 4022



3.2 Auszug aus DIN 4023, Kurzzeichen und Farbkennzeichnungen für

Bodenarten und Fels

1 2 3 4 5 6 7

Benennung Kurzzeichen Zeichen Farbkennzeichnung

Bodenart Beimengung Bodenart Beimengung Farbname

Farbzeichen nach

DIN 6164 Teil 1

Kies kiesig G g

gelb 2 : 6 : 1

Grobkies grobkiesig gG gg

Mittelkies mittelkiesig mG mg

Feinkies feinkiesig fG fg

Sand sandig S s

orange 6 : 6 : 2

Grobsand grobsandig gS gs

Mittelsand mittelsandig mS ms

Feinsand feinsandig fS fs

Schluff schluffig U u

oliv 1 : 4 : 5

Ton tonig T t

violett 14 : 5 : 4

Torf, Humus torfig, humos

H h

dunkelbraun 5 : 2 : 6

Steine steinig X x

gelb 2 : 6 :1

Blöcke mit Blöcken Y y

gelb 2 : 6 : 1

Vulkanische Asche

- V - grau N : 0 : 5,5

Braunkohle - Bk -

dunkelbraun 5 : 2 : 6

Tab. II-5 Kurzformen, Zeichen und Farbkennzeichnung für Bodenarten



1 2 3 4 5


Farbname Farbzeichen nach DIN 6164 Teil 1

Mutterboden Mu Mu

gelblichbraun 4 : 5 : 3

Verwitterungslehm, Hanglehm

L

grau N : 0 : 5,5

Hangschutt Lx

grau N : 0 : 5,5

Geschiebelehm Lg

grau N : 0 : 5,5

Geschiebemergel Mg

violettblau 15 : 6 : 4

Löß Lö

oliv 1 : 4 : 5

Lößlehm Löl

oliv 1 : 4 : 5

Klei, Schlick Kl

lila 11 : 4 : 4

Wiesenkalk, Seekalk, Seekreide, Kalkmudde

Wk

hellblau 17 : 5 : 2

Bänderton Bt

violett 14 : 5 : 4

Mudde (Faulschlamm) F

lila 11 : 4 : 4

Auffüllung A A

- -

Kreidestein Krst hellblau 17 : 5 : 2

Kalktuff Ktst hellblau 17 : 5 : 2

Tab. II-6 Kurzformen, Zeichen und Farbkennzeichnungen für gebräuchliche nicht-

petrographische Bezeichnungen von Boden und Fels



1 2 3 4 5


Farbname Farbzeichen nach DIN 6164 Teil 1

Konglomerat Ko gelb 2 : 6 : 1

Brekzie Br gelb 2 : 6 : 1

Sandstein Sst orange 6 : 6 : 2

Schluffstein Ust oliv 1 : 4 : 5

Tonstein Tst violett 14 : 5 : 4

Mergelstein Mst violettblau 15 : 6 : 4

Kalkstein Kst dunkelblau 17 : 5 : 4

Dolomitstein Dst dunkelblau 17 : 5 : 4

Anhydrit Ahst gelbgrün 23 : 6 : 3

Gips Gyst gelbgrün 23 : 6 : 3

Salzgestein Sast gelbgrün 23 : 6 : 3

Verfestigte vulkanische Aschen (Tuffstein)

Vst

grau N : 0 : 5,5

Steinkohle Stk dunkelbraun 5 : 2 : 6

Quarzit Q

rosa 9 : 3 : 2

Vulkanit (z.B. Basalt) Vu

rot 8 : 7 : 2

Plutonit (z.B. Granit) Pl

rot 8 : 7 : 2

Massige Metamorphite Mem

rot 8 : 7 : 2

Blättrige, feinschichtige Metamorphite (Glimmerschiefer, Phyllit)

Meb

violett 14 : 5 : 4

Tab. II-7 Kurzformen, Zeichen und Farbkennzeichnungen für Felsarten



Zeichen Benennung

Proben

Probe Nr. 2, entnommen mit einem Verfahren der Entnahmekategorie A z.B. aus 19,0 m Tiefe = NN + 352,1 m

Probe Nr. 1, entnommen mit einem Verfahren der Entnahmekatregorie B z.B. aus 5,2 m Tiefe = NN+ 114,8 m für Untersuchungen ausgewählt

Probe Nr. 1, entnommen mit einem Verfahrend der Entnahmekategorie C z.B. aus 15,5 m Tiefe = NN + 475,7 m

Wasserprobe Nr. 8 z.B. aus 11,9 m Tiefe = NN + 56,9 m

gekernte Strecke

Angaben zum Grundwasser

Grundwasseroberfläche ( beim Aufschluss angetroffen ) z.B. am 20.09.2003 in 8,9 m unter Gelände angebohrt

Grundwasserstand nach Beendigung der Bohrung oder bei Änderung des Wasserspiegels nach seinem Antreffen jeweils mit Angaben der Zeitdifferenz in Stunden (z.B. 3 h) nach Einstellen der Ruhe z.B. am 20.09.2003 in 8,9 m unter Gelände angebohrt

Ruhewasserstand z.B. am 10.05.2003 bei NN + 118,0 m in einer Grundwassermessstelle

Grundwasseranstieg während oder nach der Aufschlusstätigkeit z.B. am 10.05.2003 Grundwasser in 15,8 m unter Gelände = NN + 355,7 m angebohrt, Anstieg des Wasser bis 5,8 m unter Gelände = NN + 365,7 nach 10 Stunden

Wasser versickert z.B. am 10.04.2003 in NN + 11,7 m

Angaben zum Trennflächengefüge

Fallrichtung und Fallen von Trennflächen z.B. 25 ° nach SE: 135/25

Tab. II-8 Zeichen für einige wichtige Eigenschaften, die links der Säule eingetragen

werden



Benennung Zeichen

nass (Verwässerungszone oberhalb des Grundwassers)

klüftig

Konsistenz feinkörniger Böden

breiig

weich

steif

halbfest

fest

Lagerungsdicht grobkörniger Bödena

locker bis sehr locker

mitteldicht

dicht

sehr dicht

Verwitterungsstufen nach DIN EN ISO 14689-1

frisch (Stufe 0)

schwach verwitter (Stufe 1)

mäßig bis stark verwittert (Stufe 2 bis 3)

vollständig verwittert (Stufe 4)

a Nicht direkt aus dem Bohrvorgang bestimmbar.

Tab. II-9 Zeichen für einige bautechnische wichtige Eigenschaften, die rechts der Säule

eingetragen werden



3.3 Klassifikation von Böden nach DIN 18196

Nach DIN 18196 werden Bodenarten in Gruppen mit annähernd gleichem stofflichen

Aufbau und ähnlichen bodenphysikalischen Eigenschaften zusammengefasst. Die

Einordnung von Bodenarten in Bodengruppen ist allein nach der stofflichen

Zusammensetzung und unabhängig von Wassergehalt und Dichte des Bodens

vorzunehmen. Sie wird nach den im Folgenden näher beschriebenen Merkmalen

vorgenommen.

3.3.1 Korngrößenbereich

Bei der Bodenklassifizierung werden nur Korngrößenbereiche bis zu einem Größtkorn von

63 mm Durchmesser berücksichtigt.

Ein grobkörniger Boden (Schlämmkornanteil < 5 Gew.-%) wird nach der

Korngrößenverteilung (Kap. II.3.3.2) klassifiziert.

Bei einem feinkörnigen Boden (Schlämmkornanteil > 40 Gew.-%) sind für die

Klassifizierung ausschließlich die plastischen Eigenschaften (Kap. II.3.3.3) maßgebend.

Ein gemischtkörniger Boden (5 Gew.-% < Schlämmkornanteil < 40 Gew.-%) wird sowohl

nach der Korngrößenverteilung, als auch nach den plastischen Eigenschaften eingestuft.

3.3.2 Korngrößenverteilung

Bei der Bodenklassifikation grobkörniger und gemischtkörniger Böden ist anhand ihrer

Korngrößenverteilung der Hauptbestandteil festzustellen.

Hauptbestandteil Kurzzeichen Massenanteil des Korns 2 mm

Kieskorn (Grant) G bis 60 %

Sandkorn S über 60 %

Tab. II-10 Hauptgruppen nach den Hauptbestandteilen



Nach Feststellung des Hauptbestandteils sind grobkörnige Böden anhand der

Ungleichförmigkeitszahl Cu und der Krümmungszahl Cc in eng gestufte, weit gestufte und

intermittierend gestufte Böden zu unterteilt (siehe Kap. XV.3.4).

Benennung Kurzzeichen Cu Cc

eng gestuft E < 6 beliebig

weit gestuft W 6 1 - 3

intermittierend gestuft

I 6 < 1 oder > 3

Tab. II-11 Unterteilung grobkörniger Böden in Abhängigkeit von der

Ungleichförmigkeitszahl Cu und der Krümmungszahl Cc

Gemischtkörnige Böden werden nach Tab. II-12 nach den Massenanteilen des Feinkorns

weiter unterteilt. Zur Unterscheidung, ob es sich bei dem Feinkornanteil um einen Ton T

oder einen Schluff U handelt, sind die plastischen Eigenschaften des Bodens zu

untersuchen.

Benennung Kurzzeichen Massenanteil des Feinkorns

gering U oder T 5 - 15 %

hoch U* oder T* über 15 bis 40 %

Tab. II-12 Unterteilung gemischtkörniger Böden nach dem Massenanteil des Feinkorns

3.3.3 Plastische Eigenschaften

Die Bodenklassifikation feinkörniger (und gemischtkörniger) Böden erfolgt anhand des

Wassergehaltes an der Fließgrenze wL und der Plastizitätszahl Ip mittels

Plastizitätsdiagramm in die Hauptbestandteile Ton und Schluff (Abb. II-11). Oberhalb der

A-Linie handelt es sich um einen Ton, unterhalb um einen Schluff.



Abb. II-11 Plastizitätsdiagramm mit Bodengruppen

Die feinkörnigen Böden werden anhand des Wassergehaltes an der Fließgrenze wL weiter

unterteilt.

Benennung Kurzzeichen wL

leicht plastisch L < 35 %

mittelplastisch M 35 - 50 %

ausgeprägt plastisch A > 50 %

Tab. II-13 Einstufung feinkörniger Böden in Abhängigkeit vom Wassergehalt

an der Fließgrenze wL

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Fließgrenze wL [%]

Pla

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ität

szah

l IP [

%]

mittelplastische Tone TM

ausgeprägtplastische Tone TA

Tone mit organischenBeimengungen organogene Tone OT und ausgeprägt zusammendrückbare Schluffe UA

leicht plastische Tone TL

Sand-Ton-Gemische ST

Zwischenbereich

A - Linie IP = 0,73 (wL - 20)

35

4

7

Schluffe mit organi-

schen Beimen-gungen und organo-

gene Schluffe OUund mittelplasti-

sche Schluffe UMSand-Schluff-Gemische SUleicht plasti-

sche Schluffe UL







Tab. II-14 Bodenklassifikation für Bautechnische Zwecke



Spalte 10 Spalte 11 Spalten 12 bis 15 Spalten 16 bis 21

-- sehr gering -- sehr schlecht -- sehr groß -- ungeeignet

- gering - schlecht - groß - weniger geeignet

-O mäßig -O mäßig -O groß bis mittel -O mäßig brauchbar

O mittel O mittel O mittel O brauchbar

+O groß bis mittel

+O gut bis mittel +O gering bis mittel +O geeignet

+ groß + gut + sehr gering + gut geeignet

++ sehr groß ++ sehr gut ++ vernachlässigbar klein ++ sehr gut geeignet

Tab. II-15 Bodenklassifikation für Bautechnische Zwecke, Legende:

Bedeutung der qualitativen und wertenden Angaben

3.4 Boden- und Felsklassen nach DIN 18300 und DIN 18301 (VOB, Teil C)

Zur Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen (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 18300 (Erdarbeiten) und

DIN 18301 (Bohrarbeiten) sind Bodenklassen festgelegt, die den Aufwand beim Lösen

und Laden, Bohren und beim Vortrieb klassifizierend berücksichtigen.

DIN 18300 unterscheidet die folgenden 7 Bodenklassen:

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 Bodenarten

Bodenarten, die von flüssiger bis breiiger Beschaffenheit sind und die das

Wasser schwer abgeben.



Klasse 3: Leicht lösbare Bodenarten

Sande, Kiese und Sand-Kies-Gemische mit höchstens 15% Massenanteil an

Schluff und Ton Korngröße kleiner 0,063 mm und mit höchstens 30%

Massenanteil an Steinen mit Korngröße über 63mm bis 200mm.

Organische Bodenarten, die nicht von flüssiger bis breiiger Konsistenz sind,

und Torfe

Klasse 4: Mittelschwer lösbare Bodenarten

Gemische von Sand, Kies, Schluff und Ton mit mehr als 15 % der Korngröße

kleiner als 0,063 mm.

Bodenarten von leichter bis mittlerer Plastizität, die je nach Wassergehalt

weich bis halbfest sind und höchstens 30% Massenanteil an Steinen

enthalten.

Klasse 5: Schwer lösbare Bodenarten

Bodenarten nach den Klassen 3 und 4, jedoch mit über 30 % Massenanteil an

Steinen.

Bodenarten mit höchstens 30% Massenanteil an Blöcken der Korngröße über

200 mm bis 630 mm.

Ausgeprägt plastische Tone, die je nach Wassergehalt weich bis halbfest sind.

Klasse 6: Leicht lösbarer Fels und vergleichbare Bodenarten

Felsarten, die einen mineralisch gebundenen Zusammenhalt haben, jedoch

stark klüftig, brüchig, bröckelig, schiefrig oder verwittert sind, sowie

vergleichbare feste oder verfestigte Bodenarten (z.B. durch Austrocknung,

Gefrieren, chemische Bindungen).

Bodenarten mit über 30 % Massenanteil an Blöcken

Klasse 7: Schwer lösbarer Fels

Felsarten, die einen mineralisch gebundenen Zusammenhalt und eine hohe

Festigkeit haben und die nur wenig klüftig oder verwittert sind, auch

unverwitterter Tonschiefer, Nagelfluhschichten, verfestigte Schlacken und

dergleichen.

Haufwerke aus großen Blöcken mit Korngröße über 630 mm.



DIN 18301 unterscheidet bei Lockergesteinen zwischen nichtbinden, bindigen und

organischen Böden. Eine feinere Klassifizierung wird durch Einführung von Zusatzklassen

in Abhängigkeit der Volumenanteile von Steinen und Blöcken zwischen 63 mm bis

200 mm sowie zwischen 200 mm bis 630 mm vorgenommen. Festgesteine und

vergleichbare Böden werden nach einaxialen Druckfestigkeiten und Abstand vorhandener

Trennflächen klassifiziert.

Kriterium Klasseneinteilung

Böden

nichtbindige Böden BN bindige Böden BB Organische Böden BO

Zusatzklassen für BN, BB, BO aufgrund von Steinen nach dem Volumenanteil der Steine und Blöcke

Korngrößen

63 - 200 mm 200 - 630 mm

bis 30 % BS1 BS3 über 30 % BS2 BS4

Fels

Verwitterungsgrad

Trennflächenabstand

bis 10 cm> 10 cm

bis 30 cm> 30 cm

zersetzt In Klasse BB oder BN einzustufen entfestigt FV 1 angewittert FV 2 FV 3 unverwittert FV 4 FV 5 FV 6

Zusatzklassen für die Felsklassen FV 2 bis FV 6

Einaxiale Druckfestigkeit [MN/m2]

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

Tab. II-16 Klassen nach DIN 18301



3.5 Beurteilung der Frostempfindlichkeit von Böden

Die Frostempfindlichkeit von Böden spielt im Erdbau 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. Die Bundesanstalt für

Verkehr gibt in den Zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für

Erdarbeiten im Straßenbau (ZTV E-StB 09) folgende Klassifizierung im Hinblick auf die

Frostempfindlichkeit vor:

Frostempfindlichkeit Bodenart (DIN 18196)

F 1 Nicht frostempfindlich GW, GI, GE SW, SI, SE

F 2 Gering bis mittel frostempfindlich TA OT, OH, OK ST, GT SU, GU

F 3 Sehr frostempfindlich TL, TM UL, UM, UA OU ST*, GT* SU*, GU*

*) Zu F1 gehörig bei einem Anteil an Korn < 0,063 mm von 5 Gew.-% bei U 15 oder 15 Gew.-% 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.

Tab. II-17 Beurteilung der Frostempfindlichkeit nach ZTV E-StB 09

Abb. II-12 Beurteilung der Frostempfindlichkeit nach ZTV E-StB 09

*)



Zur Beurteilung von Böden hinsichtlich ihrer Frostsicherheit ist eine Einordnung in die

Bodengruppen nach DIN 18196 auf Grundlage der folgenden Laborversuchen erforderlich

(siehe Kapitel XV):

Korngrößenverteilung nach DIN 18123

Zustandsgrenzen nach DIN 18122

Glühverlustes nach DIN 18128 und

Kalkgehaltes nach DIN 18129



Literatur:

[1] Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen und Richtlinien für Erdarbeiten

im Straßenbau (ZTV E-StB 09) (2009)

Bundesministerium für Verkehr · FGSV Verlag GmbH, Köln

[2] DIN 1055-2:2010

Lastannahmen für Bauten; Bodenkenngrößen, Wichte, Reibungswinkel,

Kohäsion, Wandreibungswinkel · Beuth, Berlin

[3] DIN 4022-1:1987

Benennen und Beschreiben von Boden und Fels · Beuth, Berlin

[4] DIN 4023:2006

Baugrund- und Wasserbohrungen – Zeichnerische Darstellung der

Ergebnisse · Beuth, Berlin

[5] DIN 18196:2011

Erd- und Grundbau – Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke · Beuth,

Berlin

[6] DIN 18300:2012

VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine

Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV);

Erdarbeiten · Beuth, Berlin

[7] DIN 18301:2012

VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine

Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV);

Bohrarbeiten · Beuth, Berlin

[8] DIN EN ISO 14688-1:2011

Benennung, Beschreibung und Klassifizierung von Boden, Teil 1: Benennung

und Beschreibung · Beuth, Berlin

[9] Grim, R. E. (1968)

Clay Mineralogy, 2. Auflage, McGraw-Hill Inc, New York



[10] Kézdi, Á. (1973)

Handbuch der Bodenmechanik Band 3, VEB Verlag für Bauwesen Berlin

[11] Millot, G. (1970)

Geology of Clays, Springer-Verlag Berlin Göttingen Heidelberg

[12] Press, F. (1995)

Allgemeine Geologie, Spektrum Akademischer Verlag

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II Eigenschaften von Böden - Startseite Geotechnik · Prof. Dr.-Ing. Rolf Katzenbach Direktor des Institutes und der Versuchsanstalt für Geotechnik der TU Darmstadt Studienunterlagen