Der Plattendruckversuch dient zur Bestimmung der Verformbarkeit und Tragfähigkeit des Bodens sowie zur Verdichtungskontrolle. Der Versuch ähnelt einer Probebelastung. Wegen der sehr detaillierten Normung ist es der präziseste Versuch im Erdbau mit der höchsten Wiederholgenauigkeit.
Der zu prüfende Boden wird durch eine kreisförmige Lastplatte mit einer Druckvorrichtung wiederholt stufenweise be- und entlastet. Dabei wird die Einsenkung der Platte in den Boden bei der jeweiligen Laststufe gemessen.
Die reine Versuchsdauer beträgt 30 Minuten (im Verkehrswegebau nur 15 Minuten), hinzu kommen etwa 10 Minuten für den Aufbau des Versuchs.
Als Gegengewicht wird ein beladener LKW oder ein vergleichbar schweres Fahrzeug benötigt. Das Versuchsgerät ragt etwa 2 m bis 3 m über das hintere Ende des Belastungsfahrzeugs hinaus. Die von dieser Versuchsanordnung beanspruchte, zu prüfende Fläche muß horizontal eben sein. Während des Versuchs dürfen keine Arbeiten mit schwerem Gerät ausgeführt werden.
Nach ZTVE-StB94 bestehen folgende Zuordnungen zwischen dem Verdichtungsgrad DPr und dem Verformungsmodul Ev bzw. dem Verhältniswert Ev2/Ev1:
| Bodengruppe |
DPr [%] |
EV2 [MN/m2] |
EV2/EV1 [-] |
|---|---|---|---|
| GW, GI |
≥ 100 |
≥ 100 |
≤ 2,3 |
| ≥ 98 |
≥ 80 |
≤ 2,5 |
|
| ≥ 97 |
≥ 70 |
≤ 2,6 |
|
| GE, SE, SW, SI |
≥ 100 |
≥ 80 |
≤ 2,3 |
| ≥ 98 |
≥ 70 |
≤ 2,5 |
|
| ≥ 97 |
≥ 60 |
≤ 2,6 |
Falls der Ev1-Wert bereits 60% des o.g. Ev2-Werts erreicht, sind auch höhere Verhältniswerte Ev2/Ev1 zulässig.
In den zusätzlichen Technischen Vertragsbedingungen und Richtlinien für Tragschichten im Straßenbau (ZTVT-StB95) sind weitere Anforderungen aufgeführt, die in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt sind.
| Bereich |
Bauklasse SV, I - IV, (V) |
Bauklasse V, VI und ohne Zuordnung |
|||
|---|---|---|---|---|---|
| EV2 [MN/m2] |
EV2/EV1 |
EV2 [MN/m2] |
EV2/EV1 |
||
| Tragschicht |
Kies ≥ 20 cm |
≥ 150 |
≤ 2,2 |
≥120 |
≤ 2,5 |
| Kies ≥ 25 cm |
≥ 180 |
≤ 2,2 |
≥ 150 |
≤ 2,5 |
|
| Schotter ≥ 15 cm |
≥ 150 |
≤ 2,2 |
≥ 120 |
≤ 2,5 |
|
| Schotter ≥ 20 cm |
≥ 180 |
≤ 2,2 |
≥ 150 |
≤ 2,5 |
|
| Frostschutzschicht bis 0,2 m Tiefe |
Bodengruppe GW, GI und Brechsand, Splitt, Schotter 0/5 bis 0/56 |
≥ 120 |
≤ 2,2 |
≥ 100 |
≤ 2,5 |
| GE, SE, SW, SI |
≥ 100 |
≤ 2,5 |
≥ 100 |
≤ 2,5 |
|
| darunter |
alle Baustoffgemische |
≥ 100 |
≤ 2,5 |
≥ 100 |
≤ 2,5 |
| Unterplanum |
≥ 45 |
- |
≥ 45 |
- |
|
Bei Geh- und Radwegen muß auf der Kies- und Schottertragschicht ein Verformungsmodul von mindestens EV2 ≥ 100 erreicht werden.
Näherungsweise kann der Steifemodul Es über die Formel Es = σ0 * d / s aus den Versuchswerten bestimmt werden.
Dabei ist:
Der Mindestumfang von Prüfungen der Eigenüberwachung im Straßenbau ist in der ZTVE-StB 94 festgelegt. Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick
| Bereich |
Mindestanzahl von Prüfungen |
| Planum |
3 je 4000 m2 |
| Unterbau |
3 je 5000 m2 |
| Untergrund |
3 je 5000 m2 |
| Bauwerkshinterfüllung |
3 je 500 m2 |
| Bauwerksüberschüttung |
3 innerhalb des ersten Meters |
| Leitungsgraben |
3 je 150 m je Meter Grabentiefe |
| bei kommunalen Straßen und abschnittsweisem Bauen |
1 je 1000 m2, mindestens aber je 100 m |
Das leichte Fallgewichtsgerät, mit dem der dynamische Plattendruckversuch ausgeführt wird, besteht aus einer Führungsstange, an deren oberem Ende ein 10 kg schweres Fallgewicht ausgeklinkt wird und auf eine am unteren Ende der Führungsstange sitzenden Feder aufprallt. Über eine runde Stahlplatte mit 30 cm Durchmesser wird der Stoß in den Boden eingeleitet und gleichzeitig mit einem elektronischen Beschleunigungsaufnehmer die Bewegung der Platte gemessen. Als Ergebnis der Messung wird ein sog. EVd-Wert berechnet, welchen man in den EV2-Wert umrechnen kann. Diese Umrechnung wird gewöhnlich an Referenzwerten, die mit dem statischen Plattendruckversuch ermittelt wurden, kalibriert. Diese Kalibrierung muß wiederholt werden, wenn sich die Korngrößenzusammensetzung oder der Wassergehalt oder der Verdichtungsgrad des zu prüfenden Bodens ändert.
Nachteile
Durch die wesentlich geringere Belastung des Baugrunds ist das Prüfvolumen beim dynamischen Plattendruckversuch wesentlich geringer, als bei statischen Plattendruckversuch. Daher ist seine Verwendung bei Böden, die Grobkies oder Steine enthalten, stark eingeschränkt, denn ein einzelner Stein nahe der Fallplatte beeinflußt das Meßergebnis stark. In der Regel liefert der Versuch eine wesentlich stärkere Streuung bei den Ergebnissen, als der statische Plattendruckversuch.
Vorteile
Der Versuch ist besonders für beengte Bereiche geeignet, wo für den statischen Plattendruckversuch kein Gegengewicht zur Verfügung gestellt werden kann. Allerdings können dabei nur Schichtdicken bis etwa 25 cm geprüft werden, was aber für Verkehrswege i. allg. ausreicht. Daher wird die Anwendung des dynamischen Plattendruckversuchs mittlerweile auch von den Straßenbaubehörden durch entsprechende technische Regeln anerkannt.
Der besondere Vorteil des dynamischen Plattendruckversuchs liegt bei der schichtweisen Kontrolle jeder Einbaulage im Rohrleitungsbau, da die Baufirma dadurch von Anfang an eine gleichbleibende hohe Qualität der Rohrgrabenverfüllung sicherstellen kann. Wenn die Verfüllung erst zum Abschluß der Bauarbeiten mit Rammsondierungen ermittelt wird, führt ein schlechtes Ergebnis u.U. zu hohen Kosten für Nacharbeiten.
Mit Prüfwalzen können ebenfalls dynamische Kennwerte der Verdichtung gemessen werden. Dabei wird kontinuierlich die Beschleunigung der Walzenbandage über in der Walze eingebaute Meßgeräte registriert und aus dem Beschleunigungssignal ein Meßwert als dimensionsloser Relativwert der Verdichtung ermittelt ("CMV"-Wert, "Omega"-Wert).
Heute werden fast alle größeren Erdbauwalzen, mittlerweile auch Asphaltwalzen, bereits werksseitig mit einem entsprechenden Anzeigegerät ausgestattet, das man noch durch einen Drucker ergänzen kann.
Auch Prüfwalzen müssen mit einem statischen Plattendruckversuch kalibriert werden. Ihr besonderer Vorteil besteht darin, daß eine flächendeckende und nicht nur punktweise Kontrolle der Verdichtung möglich ist.
| Verfahren |
Vorteile |
Nachteile |
bevorzugter Anwendungsbereich |
| Rammsondierung |
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| direkte Bestimmung des Verdichtungsgrads "Proctor-Wert" |
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| statischer Plattendruckversuch |
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| dynamischer Plattendruckversuch |
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| Prüfwalze |
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