Wie erschwert überschüssiges Wasser die Bodenverdichtung?

Ich verstehe, wie der Wassergehalt die Verdichtung unterstützt, indem er als Schmiermittel zwischen den Bodenpartikeln wirkt und ihnen hilft, in Position zu gleiten. Aber ich verstehe nicht wirklich, wie es anfängt, sich nach dem Überschreiten des optimalen Wassergehalts negativ zu auswirken, aber nicht nach dem Überschreiten der Null-Lücken-Linie.

Ab einem bestimmten Sättigungsgrad spielt der Kompressionsmodul des Wassers eine wichtige Rolle. Da Wasser bei moderaten Drücken nahezu inkompressibel ist, steigt der Porendruck schnell an und gleicht sich mit der von außen ausgeübten Kraft aus, wenn wir versuchen, das Wasser zu komprimieren. Dies macht es schwierig, vollständig gesättigte Böden und teilweise gesättigte Böden mit einem hohen Wassergehalt unter beengten Bedingungen zu verdichten.

Für eine gegebene Verdichtungsenergie ist dies ein volumetrisches Problem. Denken Sie daran, dass wir mit einem bestimmten Volumen (z. B. 1 Kubikmeter) trockener Partikel (Feststoffe), Wasser und Luft arbeiten.

Compacted soil = dry particles + water + air

Trockene Partikel, zum Beispiel Sand (kohäsionsfreier Boden), können als ofentrockene Partikel komprimiert werden, um ein körniges Gerüst zu bilden, das Luft in den Hohlräumen zwischen den Partikeln enthält - aber Luft hat keine Masse (Gewicht). Die Dichte, die wir erhalten können, hängt von der Sortierung und Form der Partikel ab und davon, wie eng sie sich unter der Verdichtungskraft ausrichten.

Jetzt geben wir Wasser in die trockene Partikelmischung und verdichten sie. Wasser hat Masse (im Vergleich zu Luft). So können wir diese trockene Luftporenstruktur nach und nach mit Wasser füllen - wodurch die Luft verdrängt wird - und die Gesamtdichte des Gemisches steigt.

Wenn wir den Wassergehalt jedoch zu stark erhöhen, werden die Bodenpartikel innerhalb des vorgegebenen Gesamtvolumens verdrängt. Die Komponente mit geringerer Dichte, Wasser, macht nun einen größeren Anteil der Mischung aus. Dies führt dazu, dass die Gemischdichte insgesamt abnimmt.

Deshalb gibt es einen optimalen Feuchtigkeitsgehalt. Für einen gegebenen Verdichtungsaufwand gibt es einen optimalen Feuchtigkeitsgehalt, ab dem die Dichte zu sinken beginnt, da Bodenpartikel durch die Komponente mit geringerer Dichte, Wasser, verdrängt werden.

Für Tone gelten dieselben allgemeinen Konzepte, es spielen jedoch noch andere Faktoren eine Rolle, beispielsweise die Art des Tons und seine Affinität für Feuchtigkeit, die Ausrichtung der Plättchenstruktur und andere Merkmale.

Im Allgemeinen befindet sich Luft in der verdichteten Bodenstruktur, selbst bei optimalem Feuchtigkeitsgehalt. Durch die höhere Verdichtungsenergie wird mehr Luft entfernt, z. B. ergeben modifizierte Proktortests eine höhere Dichte als Standard-Proktortests, es ist jedoch in jedem Fall immer noch ein geringer Prozentsatz Luft vorhanden.